植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限機構と基本RNA代謝の役割

• 研究課題/領域番号: 25291057
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉山 宗隆 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50202130)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 温度感受性突然変異体 / 細胞分裂 / シロイヌナズナ / シュート再生 / 側根原基 / ミトコンドリア / リボソームRNA / RNA代謝

研究成果の概要

植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限機構に関して、シロイヌナズナの温度感受性突然変異体などを用いた解析を行い、次の知見を得た。側根原基の起源となる内鞘細胞の垂層非対称分裂は、ミトコンドリアが関与する制限を受ける。この制限はミトコンドリアmRNAの代謝異常と高温に対して、特徴的な脆弱性を示す。ミトコンドリアmRNAの代謝異常では、ポリA付加が鍵である。シュート再生時の不定芽原基構築に際しては、CUC-STM経路の抑制的調節と連動して細胞分裂が制限される。リボソームRNA生合成の不全は、転写因子のANAC082を介してストレス応答反応を引き起こし、その一環としてこの調節の破綻を招く。

研究成果

• [雑誌論文] A Novel System for Xylem Cell Differentiation in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kondo, Takashi Fujita, Munetaka Sugiyama, Hiroo Fukuda
  • 雑誌名: Molecular Plant 巻: 8 号: 4 ページ: 612-621
  • DOI: 10.1016/j.molp.2014.10.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Historical review of research on plant cell dedifferentiation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Munetaka Sugiyama
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 号: 3 ページ: 349-359
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0706-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell dedifferentiation and organogenesis in vitro require more snRNA than does seedling development in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M, Takebayashi A, Hiroyama R, Xu B, Kudo T, Sakakibara H, Sugiyama M, Demura T
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 号: 3 ページ: 371-380
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0704-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular genetic analysis of organogenesis in vitro with temperature-sensitive mutants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Munetaka Sugiyama
  • 雑誌名: Plant Biotechnology Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 29-35
  • DOI: 10.1007/s11816-013-0292-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of rRNA biosynthesis in the regulation of CUC1 gene expression and pre-meristematic cell mound formation during shoot regeneration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Shinohara, Iwai Ohbayashi, Munetaka Sugiyama
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 5
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis ROOT INITIATION DEFECTIVE 1, a DEAH-box RNA helicase involved in pre-mRNA splicing, is essential for plant development (2013)
  • 著者名/発表者名: Misato Ohtani, Taku Demura, Munetaka Sugiyama
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25(印刷中) 号: 6 ページ: 2056-2069
  • DOI: 10.1105/tpc.113.111922
  • 査読あり
• [学会発表] Mathematical analysis of the generation of orixate phyllotaxis and its relation to the auxin transport-based model (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Yonekura, Munetaka Sugiyama
  • 学会等名: Annual Meeting of JSPP 2016
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 側根形成時の不等分裂の終結におけるミトコンドリアmRNAの転写後制御の重要性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 間宮章仁，大塚蔵嵩，山本荷葉子，野崎守，八木祐介，中村崇裕，平山隆志，杉山宗隆
  • 学会等名: 第5回植物RNA研究ネットワークシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-01-08
• [学会発表] snRNA転写活性化因子SRD2の転写制御に関わる新規シス因子の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上雅，春山誠，杉山宗隆，出村拓，大谷美沙都
  • 学会等名: 第5回植物RNA研究ネットワークシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-01-08
• [学会発表] シロイヌナズナの側根原基形成における非対称細胞分裂の終結制御とミトコンドリア機能および温度との関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 間宮章仁，大塚蔵嵩，山本荷葉子，八木祐介，中村崇裕，野崎守，佐藤康，上田貴志，蜂谷卓士，野口航，平山隆志，杉山宗隆
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] シロイヌナズナのシュート再生に対するrRNA生合成関連変異の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大林祝，篠原直貴，林忠逸，玉置裕章，松村葉子，町田泰則，杉山宗隆
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] シロイヌナズナの側紺帯化とミトコンドリアmRNAの編集・代謝との関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 間宮章仁，大塚蔵嵩，山本荷葉子，野崎守，佐藤康，八木祐介，中村崇裕，平山隆志，杉山宗隆
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] シロイヌナズナ温度感受性変異体のジメチルスルホキシド感受性について (2015)
  • 著者名/発表者名: 野崎守，杉山宗隆
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] DouadyとCouderのモデルを基礎としたコクサギ型葉序の成立要件の数理的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 米倉崇晃，杉山宗隆
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] シロイヌナズナの側根帯化変異体の解析から見えてきたミトコンドリアmRNAのポリA依存的代謝と編集の機能的連関 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚 蔵嵩，山本 荷葉子，間宮 章仁，齊藤 真人，有田 真規，玉置 裕章，八木 祐介，中村 崇裕，野崎 守，佐藤 康，上田 貴志，平山 隆志，杉山 宗隆
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナTDF変異体の解析から見えてきたミトコンドリアmRNAのポリA依存的代謝と編集の密接な関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚 蔵嵩，山本 荷葉子，間宮 章仁，齊藤 真人，有田 真規，玉置 裕章，八木 祐介，中村 崇裕，野崎 守，佐藤 康，上田 貴志，平山 隆志，杉山 宗隆
  • 学会等名: 第４回植物RNA研究者ネットワークシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学理学部セミナーハウス（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-01-19 – 2015-01-20
• [学会発表] フィボナッチ数列と黄金角と植物のらせん (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山 宗隆
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] シロイヌナズナ葉ディスクを用いた木部・篩部分化系の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤 侑貴, 齊藤 知恵子, 藤田 貴志, 杉山 宗隆, 福田 裕穂
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] リボソーム生合成不全がシロイヌナズナの根端成長に及ぼす影響の細胞動力学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大林 祝, 杉山 宗隆, 岩元 明敏
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] 植物の高い再生能力を支えるpre-mRNAスプライシング制御機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大谷 美沙都, 出村 拓, 杉山 宗隆
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] シロイヌナズナのAS1:AS2-ARF3経路はリボソームRNA前駆体のプロセシング阻害による葉の向胚軸性の崩壊を防ぐ (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田 泰則, 松村 葉子, 大林 祝, 杉山 宗隆, 石橋 奈々子, サエス-ヴァスケス ジュリオ, 町田 千代子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] シロイヌナズナの側根帯化変異体から見えてきた植物のミトコンドリアにおけるポリA依存的mRNA代謝の新しい側面 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大塚 蔵嵩, 八木 祐介, 中村 崇裕, 野崎 守, 佐藤 康, 上田 貴志, 平山 隆志, 杉山 宗隆
  • 学会等名: 第15回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館ひめぎんホール（愛媛県松山市）
• [学会発表] 植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限と基本RNA代謝との関わり (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉山 宗隆
  • 学会等名: 第3回植物RNA研究ネットワークシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学農学部（北海道札幌市）
  • 招待講演
• [備考] 杉山研究室ー研究内容
  • URL: http://www.bg.s.u-tokyo.ac.jp/common/research/sugi-lab/research.html
• [備考]
  • URL: http://www.bg.s.u-tokyo.ac.jp/common/research/sugi-lab/index.html
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科附属植物園ー植物生理学分野ー
  • URL: http://www.bg.s.u-tokyo.ac.jp/common/research/sugi-lab/sugi-1.html