陸上植物における光環境依存的な成長相転換機構の普遍性と多様性

• 研究課題/領域番号: 26291059
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 河内 孝之 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056)
• 連携研究者: 西浜 竜一 京都大学, 大学院生命科学研究科, 准教授 (70283455) ; 山岡 尚平 京都大学, 大学院生命科学研究科, 助教 (00378770)
• 研究協力者: 久保田 茜 ; 井上 佳祐
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 植物発生学 / ゼニゴケ / 生殖成長 / フィトクロム / 成長相転換 / 有性生殖 / 植物 / 分子遺伝学 / 環境応答 / 植物分子遺伝学 / 陸上植物進化 / 植物発生 / 苔類ゼニゴケ / 植物環境応答

研究成果の概要

陸上植物進化における長日および光質依存的な相転換制御機構の成立について分子系統学解析と分子遺伝学的解析により明らかにした。遺伝子の分布から概日時計の獲得は車軸藻類まで遡れることが示された。苔類ゼニゴケを用いた機能解析によって、概日時計を介して遺伝子発現が概日リズムを刻むこと、その下流にGI-FKFからなるタンパク質複合体が存在し配偶体世代における成長相転換を制御すること、1分子ずつ存在する赤色光受容体フィトクロムと相互作用因子PIFを介して多様な赤色光応答を制御することを明らかにした。これは、成長相転換制御の基本的機構が植物陸上進出の段階ですでに成立していたことを意味する。

研究成果

• [国際共同研究] メンデル研究所(オーストリア)
• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [雑誌論文] Evolutionary origin of phytochrome responses and signaling in land plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Nishihama, R., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Environ. 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 2502-2508
  • DOI: 10.1111/pce.12908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early evolution of the land plant circadian clock (2017)
  • 著者名/発表者名: 117.Linde, A. M.*, Eklund, D. M.*, Kubota, K.*, Pederson, E. R. A., Holm, K., Gyllenstrand, N., Nishihama, R., Cronberg, N., Muranaka, T., Oyama, T., Kohchi, T., and Lagercrantz, U. * co-first
  • 雑誌名: New Phytologists 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 569-590
  • DOI: 10.1111/nph.14487
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phytochrome signaling is mediated by PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR in the liverwort Marchantia polymorpha (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Nishihama, R., Kataoka, H., Hosaka, M., Manabe, R., Nomoto, M., Tada, Y., Ishizaki, K., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 28 号: 6 ページ: 1406-1421
  • DOI: 10.1105/tpc.15.01063
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Auxin-mediated transcriptional system with a minimal set of components is critical for morphogenesis through the life cycle in Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Ishizaki, K., Kouno, M., Shirakawa, M., Bowman, J.L., Nishihama, R., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: PLOS Genet. 巻: In press 号: 5 ページ: e1005084-e1005084
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005084
  • NAID: 120005672595
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phytochrome-mediated regulation of cell division and growth during regeneration and sporeling development in the liverwort Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishihama, R., Ishizaki, K., Hosaka, M., Matsuda, Y., Kubota, A., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 128 号: 3 ページ: 407-421
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0724-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Co-option of a photoperiodic growth-phase transition system during land plant evolution. (2014)
  • 著者名/発表者名: Akane Kubota, Shogo Kita, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Takayuki Kohchi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 : 3668 号: 1 ページ: 3668-3668
  • DOI: 10.1038/ncomms4668
  • 査読あり
• [雑誌論文] VASCULAR PLANT ONE-ZINC FINGER1 and VOZ2 repress the FLOWERING LOCUS C clade members to control flowering time in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasui, Y. and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Biotechnol. Biochem. 巻: 78 号: 11 ページ: 1850-1855
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.932670
  • NAID: 120005676666
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] CYCLING DOF FACTOR ホモロクはゼニゴケの生殖器の発達を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉竹良洋，山岡尚平，永山啓太郎，久保田茜，西浜竜一，河内孝之
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Evolution of phytochrome signaling in land plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohchi, T.
  • 学会等名: 2016 Annual Meeting and Symposium of Taiwan Society of Plant Biology
  • 発表場所: 台湾台中
  • 年月日: 2016-11-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolutionarily conserved light-dependent transcriptional regulatory mechanism in the liverwort Marchantia polymorpha (2016)
  • 著者名/発表者名: KeiKeisuke Inoue, Ryuichi Nishihama, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi
  • 学会等名: EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
  • 発表場所: オーストリア メンデル研究所
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] The transcription factor BONOBO plays a central role in transition from vegetative to reproductive growth in the liverwort Marchantia polymorpha (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Yamaoka, Keisuke Inoue, Ryuichi Nishihama, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Kimitsune Ishizaki, Katsuyuki T. Yamato, Takayuki Kohchi
  • 学会等名: EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
  • 発表場所: オーストリア メンデル研究所
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] Genome and Genomics in Marchantia polymorpha (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Kohchi, Katsuyuki Yamato, Kimitsune Ishizaki, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, John Bowman
  • 学会等名: EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
  • 発表場所: オーストリア メンデル研究所
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The liverwort, Marchantia polymorpha; A powerful model of basal land plants for plant science and biotechnology (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohchi, T.
  • 学会等名: 2016 Annual meeting of the Korean Society for Plant Biotechnology
  • 発表場所: 韓国プサン
  • 年月日: 2016-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 苔類ゼニゴケの成長相制御因子BONOBOの日長・光質による発現制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岡尚平、井上佳祐、友金寛和、西浜竜一、山口勝司、重信秀治、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学（盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 苔類ゼニゴケにおいて遺伝的に保存されたGI-FKF-CDF経路は光周期性成長相転換を決定する (2016)
  • 著者名/発表者名: 永山啓太郎、吉竹良洋、久保田茜、西浜竜一、山岡尚平、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学（盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 苔類ゼニゴケにおける転写因子PIFを介した赤色光シグナル伝達の分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上佳祐、西浜竜一、石崎公庸、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学（盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 苔類ゼニゴケを用いた転写因子PIFによる赤色光シグナル伝達機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上佳祐、西浜竜一、石崎公庸、河内孝之
  • 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（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 転写因子BONOBOは苔類ゼニゴケの有性生殖器官形成を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 山岡尚平、友金寛和、西浜竜一、山口勝司、重信秀治、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • 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（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 苔類ゼニゴケの光質および日長による成長相転換機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河内孝之
  • 学会等名: 日本植物学会大会
  • 発表場所: 明治大学（東京都）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 基部陸上植物ゼニゴケにおけるGI-FKF複合体を介した光周性生長相制御機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保田茜、喜多祥吾、永山啓太郎、山岡尚平、西浜竜一、石崎公庸、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物学会大会
  • 発表場所: 明治大学（東京都）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 苔類ゼニゴケにおいてCYCLING DOF FACTORは光周性成長相転換を抑制する (2014)
  • 著者名/発表者名: 永山啓太郎、久保田茜、喜多祥吾、山岡尚平、西浜竜一、石崎公庸、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物学会大会
  • 発表場所: 明治大学（東京都）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [備考] 京都大学生命科学研究科 遺伝子特性学分野
  • URL: http://www.plantmb.lif.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 京都大学生命科学研究科遺伝子特性学分野ウェブページ
  • URL: http://www.plantmb.lif.kyoto-u.ac.jp/