ヒストン脱メチル酵素JUMONJIによる温度記憶の制御機構の解析

• 研究領域: 植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
• 研究課題/領域番号: 16H01468
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 山口 暢俊 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (90767899)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: エピジェネティクス / 環境応答 / シロイヌナズナ / 高温順化 / JUMONJI / 植物 / エピジェネティックス / 生物学 / 分子遺伝学 / 植物生理

研究実績の概要

野生型とjmj変異体を用いて高温順化の表現型の解析を行った。高温のみを与えた場合には、どちらの植物も損傷が大きく、生存率が著しく減少した。一方、中程度の高温によって順化をさせて、3日間経過したのちに高温を与えた場合、野生型は高温順化して耐性を保持した。しかし、jmj変異体では、高温順化する能力が低く、耐性を維持しにくくなることがわかった。
JMJの下流の遺伝子発現を調べるために、高温順化に関わる遺伝子の発現解析を行った。高温応答を制御するマスター制御因子であるHEAT SHOCK FACTOR A2の下流で機能して高温順化を制御するHEAT SHOCK PROTEIN 21 (HSP21)とHEAT STRESS ASSOCIATED 32 (HSA32)の遺伝子発現には違いが見られた。野生型に順化を経て高温を与えると、2日間ほどはHSP21とHSA32の発現は高い状態に維持される。しかし、jmj変異体では、順化を行っても、高温を与えてから4時間以内に2つの遺伝子の発現量を高い状態に維持できなくなることがわかった。そのため、JMJはHSP21やHSA32のなどの高温応答遺伝子の発現を高い状態に維持するようにはたらくことがわかった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Regulation of floral meristem activity through the interaction of AGAMOUS, SUPERMAN, and CLAVATA3 in Arabidopsis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Uemura, A., Yamaguchi, N, Xu, Y., Wee, W-Y., Ichihashi, Y., Suzuki, T., Shibata, A., Shirasu, K., and Ito, T.
  • 雑誌名: Plant Reproduction 巻: 31 号: 1 ページ: 89-105
  • DOI: 10.1007/s00497-017-0315-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gene expression and transcription factor binding tests using mutated-promoter reporter lines (2018)
  • 著者名/発表者名: Ayako Nishizawa-Yokoi, Nobutoshi Yamaguchi
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fine-tuning of auxin homeostasis governs the transition from floral stem cell maintenance to gynoecium formation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, N., Huang, J., Xu, Y., Tanoi, K., and Ito, T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 1125-1125
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01252-6
  • NAID: 120006364326
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 花の形づくりを決める遺伝子ネットワーク シロイヌナズナ花研究のこれまでとこれから. (2017)
  • 著者名/発表者名: 角谷侑香, 山口暢俊, 伊藤寿朗.
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 55 ページ: 602-610
  • NAID: 130007437176
  • 査読あり
• [雑誌論文] A program for reproductive development mediated by floral homeotic genes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kadoya Yuka, Noubtoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • 雑誌名: 日本農芸化学会 化学と生物 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [学会発表] Upstream and downstream of the floral meristem identity gene, LEAFY (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobutoshi Yamaguchi
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会 札幌 2018/3/28
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Ito, Nobutoshi Yamaguchi, Sun Bo, Yifeng Xu
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会 札幌 2018/3/29
• [学会発表] Regulation of floral meristem activity through the interaction of AGAMOUS, SUPERMAN, and CLAVATA3 in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Uemura, Nobutoshi Yamaguchi, Yifeng Xu, WanYi Wee, Yasunori Ichihashi, Takamasa Suzuki, Arisa Shibata, Ken Shirasu, Toshiro Ito
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会 札幌 2018/3/30
• [学会発表] Heat acclimation in plants: Adaptation to different environmental conditions by epigenetic memory (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobutoshi Yamaguchi
  • 学会等名: International symposium on environmental stress adaptation and memory in plants, RIKEN, 2017/02/27-28
  • 発表場所: RIKEN (神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナのヒストン修飾酵素と相互作用する因子の同定と機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: Masato Abe, Nobutoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会 神戸 2017/12/8
• [学会発表] 花幹細胞の増殖を制御するKNUCKLES遺伝子の発現制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruka Sawada, Nobutoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会 神戸 2017/12/8
• [学会発表] Floral meristem development in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobutoshi Yamaguchi
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 植物ホルモンオーキシンは花幹細胞の増殖を止めて、果実づくりを促すスイッチとしてはたらく
  • URL: http://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=1565
• [備考] 植物ホルモンオーキシンは花幹細胞の増殖を止めて、果実づくりを促すスイッチとしてはたらく
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20171031-2.html
• [備考] Auxin tells the stem cells to stop growing
  • URL: http://www.naist.jp/en/research_achievements/2017/10/004048.html
• [備考] 植物ホルモンオーキシンは花幹細胞の増殖を止めて、果実づくりを促すスイッチとしてはたらく
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases_ml/2017-10/nios-5102317.php
• [備考] Auxin tells the stem cells to stop growing
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-10/nios-att102317.php