アンチセンスncRNAを介した植物の環境ストレス認識・記憶システムの解析

• 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: 18H04791
• 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
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 関 原明 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (80281624)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: アンチセンスRNA / 長鎖ncRNA / 植物の環境ストレス適応 / 環境ストレス記憶

研究実績の概要

1.ストレス誘導性のアンチセンスncRNAの生成に関わる新規因子の同定および機能解析：2本鎖RNA分解に関与する2本鎖RNaseのRTL1を同定し解析を進めた。RTL1をターゲットとするエストラジオール誘導性人工miRNAの形質転換体の作成を試みたが、野生株では人工miRNAのジーン・サイレンシングが起こり効果的に発現抑制ができなかった。最近の論文を参考にシーンサイレンシングを抑制するrdr6変異体バックグラウンドで形質転換体を作成し直している。また、本年度はrdr1/2/6変異体にXRN4をターゲットするエストラジオール誘導性人工miRNAの形質転換体を作成し表現型解析を進めた。エストラジオール処理無しでは、rdr1/2/6変異体は通常条件では根の伸長は野生株と同じであるのに対して、３時間浸透圧ストレス処理後３日目ではrdr1/2/6変異体において根の再成長が野生株よりも遅くなった。一方、エストラジオール処理有りでは通常条件でも浸透圧ストレス条件でもrdr1/2/6変異体において根の再成長が野生株よりも同等に遅くなった。この結果は、RDR1/2/6とXRN4が根の成長制御に相補的に機能し、浸透圧ストレス処理後の再成長には主にRDR1/2/6が機能する事を示唆する。今後、ターゲット遺伝子のmRNA発現とRNA分解速度を調べる予定である。
2．ストレス誘導性のアンチセンスncRNAの環境ストレス適応・記憶における生理的な機能解明：前年度のトランスクリプト―ム解析などから、RDR1/2/6はSA応答の一部を抑制する機能を有することが示唆された。浸透圧ストレス処理後の回復過程で、rdr1/2/6変異体において4つのWRKY転写因子の遺伝子発現が、野生株と比較して上昇していた。これらWRKY遺伝子のゲノム編集系統を作成し、解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元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] The dynamic kaleidoscope of RNAs in plants (2020)
  • 著者名/発表者名: Bailey-Serres, J., Zhai, J. and Seki, M.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 182 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1104/pp.19.01558
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Histone modifications form epigenetic regulatory networks to regulate abiotic stress response (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueda, M. and Seki, M.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 182 号: 1 ページ: 15-26
  • DOI: 10.1104/pp.19.00988
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptome analysis of the hierarchical response of HDAC proteins that respond in an antagonistic manner to salinity stress. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda, M., Matsui, A., Watanabe, S., Kobayashi, M., Saito, K., Tanaka, M., Ishida, J., Kusano, M., Seo, M. and Seki, M.
  • 雑誌名: Front. Plant Sci. 巻: 10 ページ: 1323-1323
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.01323
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RNA-Mediated Plant Behavior (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohtani Misato、Kurihara Yukio、Seki Motoaki、Crespi Martin
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 9 ページ: 1893-1896
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz168
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recent advances in the characterization of plant transcriptomes in response to drought, salinity, heat and cold stress (2019)
  • 著者名/発表者名: Bashir, K., Matsui, A., Rasheed, S. and Seki, M.
  • 雑誌名: F1000 Faculty Reviews 巻: Rev-658 ページ: 658-658
  • DOI: 10.12688/f1000research.18424.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biological function of changes in RNA metabolism in plant adaptation to abiotic stress (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsui, A., Nakaminami, K. and Seki, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 60 号: 9 ページ: 1897-1905
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz068
  • 査読あり
• [雑誌論文] The involvement of long non-coding RNAs in response to plant stress (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsui, A.* and Seki, M.*
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1933 ページ: 151-171
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9045-0_8
  • ISBN: 9781493990443, 9781493990450
  • 査読あり
• [雑誌論文] The duration of ethanol-induced high-salinity stress tolerance in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: Sako Kaori、Sunaoshi Yuji、Tanaka Maho、Matsui Akihiro、Seki Motoaki
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 13 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1500065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Versatility of HDA19-deficiency for increasing tolerance to environmental stresses in Arabidopsis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda, M., Matsui, A., Nakamura, T., Abe, T., Sunaoshi, Y., Shimada, H. and Seki, M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 13 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1475808
  • 査読あり
• [雑誌論文] AtPep3 is a hormone-like peptide that plays a role in the salinity stress tolerance of plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakaminami Kentaro、Okamoto Masanori、Higuchi-Takeuchi Mieko、Yoshizumi Takeshi、Yamaguchi Yube、Fukao Yoichiro、Shimizu Minami、Ohashi Chihiro、Tanaka Maho、Matsui Minami、Shinozaki Kazuo、Seki Motoaki、Hanada Kousuke
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 22 ページ: 5810-5815
  • DOI: 10.1073/pnas.1719491115
  • 査読あり
• [雑誌論文] The modulation of acetic acid pathway genes in Arabidopsis produces drought-stress tolerant plants. (2018)
  • 著者名/発表者名: Rasheed, S.#, Bashir, K.#, Kim, J.M., Ando, M., Tanaka, M. and Seki, M.
  • 雑誌名: Scientific Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 7831-7831
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26103-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptomic analysis of Arabidopsis thaliana plants treated with the Ky-9 and Ky-72 histone deacetylase inhibitors (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen HM, Sako K, Matsui A, Ueda M, Tanaka M, Ito A, Nishino N, Yoshida M, Seki M.
  • 雑誌名: Plant Signaling and Behavior 巻: 13 号: 3 ページ: e1448333-e1448333
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1448333
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Drought Resistant Plants and Growing Crops in the Desert (2020)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: The Scientific Session “Food of the Future: Developing New, Sustainable, and Healthy Sources”, The 2020 American Association for the Advancement of Science (AAAS) Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel chemical regulation in plant abiotic stress adaptation and tolerance (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: ICAR2019 Workshop “Plants Contribute to SDGs”, The 30th ICAR (ICAR2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物の温度ストレス適応における転写後またはエピジェネティック制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関原明、松井章浩、田中真帆、石田順子、上田実、砂押裕司、Thi Cam Chau Nguyen、Anh Hai Nguyen、中南健太郎
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会共催シンポジウム“温度生物学：温度センシングと細胞機能”
  • 招待講演
• [学会発表] Novel chemical and epigenome regulation in plant abiotic stress adaptation (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: Concurrent Session “Abiotic Interactions”, The 23rd International Plant Growth Substances Conference (IPGSA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 化学・ペプチド制御による植物の環境ストレス適応力強化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関原明
  • 学会等名: 日本バイオスティミュラント協議会 第2回講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Novel epigenetic, chemical and RNA regulation in plant abiotic stress adaptation (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: Workshop on "Plant Responses to Abiotic Stresses and Enbiromnental Signals" (Second Series), China Agricultural Univ.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenome and non-coding antisense RNA regulation in plant abiotic stress adaptation (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: The 3rd meeting of the Plant Epigenetics Consortium in Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Novel antisense RNA and epigenome regulation in plant abiotic stress adaptation (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsui, A., Ueda, M., Bashir, K., Sako, K., Kim, J.M., Nguyen, H.M., Sunaoshi, Y., Rasheed, S., Ishida, J., Tanaka, M. and Seki, M.
  • 学会等名: The International Conference on Post-transcriptional Gene Regulation in Plants (PGRP) 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel Epigenetic, RNA and Peptide Regulation in Plant Abiotic Stress Adaptation (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: Seminar at Institute of Network Biology (INET), Helmholtz Zentrum Munchen
  • 招待講演
• [学会発表] Novel Epigenetic and RNA Regulation in Plant Abiotic Stress Adaptation (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki, M.
  • 学会等名: The 5th International Conference “Plant Abiotic Stress Tolerance”, Vienna International Science Conferences and Events Association (VISCEA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of drought tolerance (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui, A., Bashir, K., Ueda, M., Kim, J.M., Nguyen, H.M., Sako, K., Sunaoshi, Y., Rasheed, S., Nakaminami, K., Ishida, J., Tanaka, M. and Seki, M.
  • 学会等名: FEBS Workshop 2018 - Resurrection plants: Hope for crop drought tolerance (ReHOPE)
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 国立研究開発法人理化学研究所環境資源科学研究センター植物ゲノム発現研究チームホームページ
  • URL: http://www.csrs.riken.jp/jp/labs/pgnrt/index.html