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植物の組織再生を支える分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K06265
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関明治大学 (2023)
奈良先端科学技術大学院大学 (2022)

研究代表者

高橋 直紀  明治大学, 農学部, 専任准教授 (40553623)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード根 / 再生
研究開始時の研究の概要

植物は高い再生能力を有しており、組織が損傷を受けたとしても速やかに修復することで、持続的な成長を可能にしている。植物の組織再生機構の理解は、植物の永続的な発生を支える基盤として重要であるだけでなく、様々な状況下での植物の巧みな生存戦略の理解にも繋がる。そのことから、植物の組織再生機構を分子レベルで明らかにすることは重要な研究課題である。最近の我々の研究により、植物ホルモンのブラシノステロイドが根の組織再生に重要な役割を果たしていることを明らかにしている。本研究では、組織再生過程における植物ホルモンの役割を明らかにすることで、植物の組織再生の分子基盤の解明を目指す。

研究実績の概要

植物は高い再生能力を有しており、組織が損傷を受けたとしても速やかに修復することで、持続的な成長を可能にしている。植物の組織再生機構の理解は、植物の永続的な発生を支える基盤として重要であるだけでなく、様々な状況下での植物の巧みな生存戦略の理解にも繋がる。そのことから、植物の組織再生機構を分子レベルで明らかにすることは重要な研究課題である。最近の研究で、植物ホルモンが根の組織再生に重要な役割を果たしていることが示唆されている。本研究では、組織再生過程における植物ホルモンの役割を明らかにすることで、植物の組織再生の分子基盤の解明を目指す。
シロイヌナズナの根の幹細胞を含む先端部分を切断すると、組織のリプログラミングが起きることで、新しい幹細胞が作り出されて組織再生が行われる。昨年度は、植物ホルモンのブラシノステロイドが根端切除後の組織再生に関与する可能性を見出した。今年度は、組織再生におけるブラシノステロイドの役割を組織レベルで明らかにするために、根端切除後のブラシノステロイドシグナルの活性を時空間的にモニターした。その結果、根端切除してから数日後に新しく幹細胞が再生される領域においてブラシノステロイドシグナルが活性化することを明らかにした。そして、組織再生が完了する時には、ブラシノステロイドシグナルが低下することを見出した。このことから、根端切除後の幹細胞の再生にブラシノステロイドが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

幹細胞再生におけるブラシノステロイドの新たな役割を見出し、組織再生における重要な知見が得られたことから、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

組織再生にはオーキシンとサイトカイニンが関わっていることから、ブラシノステロイドとの関係を調べることで、幹細胞再生における植物ホルモンの関係性についても明らかにする。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] DNA double-strand breaks enhance brassinosteroid signaling to activate quiescent center cell division in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Naoki、Suita Kazuki、Koike Toshiya、Ogita Nobuo、Zhang Ye、Umeda Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 75 号: 5 ページ: 1364-1375

    • DOI

      10.1093/jxb/erad424

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytokinin signaling promotes root hair growth by directly regulating RSL4 expression2023

    • 著者名/発表者名
      Takatsuka Hirotomo、Sasaki Anna、Takahashi Naoki、Shibata Michitaro、Sugimoto Keiko、Tanaka Maho、Seki Motoaki、Umeda Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: - 号: 12 ページ: 3579-3594

    • DOI

      10.1093/jxb/erad091

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brassinosteroids are required for efficient root tip regeneration in <i>Arabidopsis</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Naoki、Umeda Masaaki
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 39 号: 1 ページ: 73-78

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.21.1103a

    • NAID

      130008128861

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 年月日
      2022-03-25
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Local induction of IAA5 and IAA29 promotes DNA damage-triggered stem cell death in Arabidopsis roots2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Naoki、Ogita Nobuo、Koike Toshiya、Nishimura Kohei、Inagaki Soichi、Umeda Masaaki
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.09.02.506394

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Identification of novel factors involved in DNA damage responses in Arabidopsis2024

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Wada, Mihiro Nakajima, Huka Hozumi, Naoki Takahashi
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] DNA損傷応答における植物ホルモンの役割2023

    • 著者名/発表者名
      高橋直紀
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulatory mechanism of growth arrest in response to stresses2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takahashi
    • 学会等名
      Sustainable Enhancement of Plant Productivity with Precision Genomics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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