花幹細胞の終結過程における遺伝子ネットワークの冗長性と協調性

• 研究領域: 植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理
• 研究課題/領域番号: 18H04839
• 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: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 伊藤 寿朗 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90517096)
• 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: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018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: 発現制御 / 幹細胞 / 増殖抑制 / 発生・分化 / シグナル伝達 / ホルモンシグナル

研究実績の概要

本研究では、花において旺盛な幹細胞の増殖活性を自ら停止し、生殖器官を分化させる仕組みを明らかにするために、これまでの単一変異の解析では見落とされていた遺伝子機能を多重変異体の活用により分子遺伝学的に解明することを主目的としている。シロイヌナズナにおいて、独立に花幹細胞を抑制すると考えられている３つの経路を構成する主要因子：AGAMOUS (AG)、SUPERMAN (SUP)の2つの転写因子と、CLAVATA3 (CLV3) ペプチドリガンドの遺伝学的な相互作用やSUPの作用機構はすでに論文として報告した(Plant Reproduction, 2018; EMBO J. 2018)。さらにCRCによるクロマチンを介したオーキシン合成酵素の制御機構の論文をNature Communications (2018)にて発表した。そこで、我々は、細胞非自立的に働くSUP, CRCタンパク質によるオーキシンシグナルの制御を介した花幹細胞の増殖抑制機構について、特に、2つの転写因子であるSUPとCRCの遺伝学的な相互作用について、二重突然変異体をもちいたオミクス解析の報告を行った。sup crc二重突然変異体は花幹細胞の異常増殖が花発生初期より亢進しており、オーキシン下流において、細胞壁組成やサイトカイニンシグナルの他、代謝経路、ストレス経路が大きく変動していることを明らかにした (Front. Ecol. Evol.2019)。これらSUPとCRCで共通して制御される遺伝子によって、花幹細胞の増殖抑制および正常な数の雄しべ形成がもたらされていることがわかった。
さらに、花幹細胞の増殖抑制時のレビューをInter J. of Mol Sci, 2019やPlant Sig. ＆ Behav. 2019に発表した。

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] CRABS CLAW and SUPERMAN coordinate hormone-, stress- and metabolic-related gene expression during Arabidopsis stamen development (2019)
  • 著者名/発表者名: Lee, H. Z., Tatsumi, Y. Ichihashi, Y., Suzuki, T., Shibata, A., Shirasu, K., Yamaguchi, N., Ito, T.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 7 ページ: 437-437
  • DOI: 10.3389/fevo.2019.00437
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional Dissection of Class C Genes in Rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 6 ページ: 1164-1165
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz093
  • NAID: 120007123945
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Roles of Plant Hormones and Their Interactions with Regulatory Genes in Determining Meristem Activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Lee Ze Hong、Hirakawa Takeshi、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 16 ページ: 4065-4065
  • DOI: 10.3390/ijms20164065
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Control of floral stem cell activity in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shang Erlei、Ito Toshiro、Sun Bo
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 14 号: 11 ページ: 1659706-1659706
  • DOI: 10.1080/15592324.2019.1659706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abscisic acid‐dependent histone demethylation during postgermination growth arrest in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu Jinfeng、Ichihashi Yasunori、Suzuki Takamasa、Shibata Arisa、Shirasu Ken、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: - 号: 7 ページ: 2198-2214
  • DOI: 10.1111/pce.13547
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integration of transcriptional repression and Polycomb-mediated silencing of WUSCHEL in floral meristems (2019)
  • 著者名/発表者名: Sun Bo、Zhou Yingying、Cai Jie、Shang Erlei、Yamaguchi Nobutoshi、Xiao Jun、Looi Liang-Sheng、Wee Wan-Yi、Gao Xiuying、Wagner Doris、Ito Toshiro
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: - 号: 7 ページ: 1488-1505
  • DOI: 10.1105/tpc.18.00450
  • NAID: 120006726651
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] When to stop: an update on molecular mechanisms of floral meristem termination (2019)
  • 著者名/発表者名: Yifeng Xu, Nobutoshi Yamaguchi, Eng-Seng Gan, Toshiro Ito
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 70 号: 6 ページ: 1711-1718
  • DOI: 10.1093/jxb/erz048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histone demethylases control root elongation in response to stress-signaling hormone abscisic acid (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu Jinfeng、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: - 号: 7 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1080/15592324.2019.1604019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatin-mediated feed-forward auxin biosynthesis in floral meristem determinacy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, N., Huang, J., Tatsumi, Y., Abe, M., Sugano, S. S., Kojima, M., Takebayashi, Y., Kiba, T., Yokoyama, R., Nishitani, K., Sakakibara, H., and Ito, T.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 5290-5290
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07763-0
  • NAID: 120006549567
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Meristem Termination and Organ Number Control in Early Stage of Arabidopsis Flower Development (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu Yifeng、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Journal of Cell Signaling 巻: 03 号: 03
  • DOI: 10.4172/2576-1471.1000186
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ Proximity Ligation Assay to Detect the Interaction Between Plant Transcription Factors and Other Regulatory Proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Yifeng Xu, Eng-Seng Gan, Toshiro Ito
  • 雑誌名: Plant Transcription Factors.Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 巻: 1830 ページ: 325-335
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_19
  • ISBN: 9781493986569, 9781493986576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using CRISPR/Cas9 System to Introduce Targeted Mutation in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Ze Hong Lee, Nobutoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • 雑誌名: Plant Transcription Factors.Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 巻: 1830 ページ: 93-108
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_6
  • ISBN: 9781493986569, 9781493986576
  • 査読あり
• [雑誌論文] RGB-Color Intensiometric Indicators to Visualize Spatiotemporal Dynamics of ATP in Single Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Arai Satoshi、Kriszt Rokus、Harada Kazuki、Looi Liang-Sheng、Matsuda Shogo、Wongso Devina、Suo Satoshi、Ishiura Shoichi、Tseng Yu-Hua、Raghunath Michael、Ito Toshiro、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
  • 雑誌名: Angewandte Chemie 巻: 130 号: 34 ページ: 11039-11044
  • DOI: 10.1002/ange.201804304
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SUPERMAN regulates floral whorl boundaries through control of auxin biosynthesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Prunet, N., Gan, E-S., Wang, Y., Stewart, D., Wellmer, F., Huang, J., Yamaguchi, N., Tatsumi, Y., Kojima, M., Kiba, T., Sakakibara, H., Jack, T.P., Meyerowitz, E.M., Ito, T.
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: - 号: 11
  • DOI: 10.15252/embj.201797499
  • NAID: 120006478564
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Membrane-bound NAC-like Transcription Factor OsNTL5 Represses the Flowering in Oryza sativa (2018)
  • 著者名/発表者名: Guo, S., Dai, S., Singh, P.K., Wang, H., Wang, Y., Tan, L.H., Wee, W., and Ito, T.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science, Plant Biotechnology 巻: 9 ページ: 555-555
  • DOI: 10.3389/fpls.2018.00555
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
• [学会発表] 花幹細胞の増殖終結機構におけるオーキシン作用の二面性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会大阪年会
• [学会発表] Epigenetic regulation in floral meristem determinacy (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 2019 Collaborative Research Meeting National Institute of Genetics
  • 国際学会
• [学会発表] Multistep termination of floral stem cell activities (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: ICAR2019(The 30th International Conference on Arabidopsis Research)
  • 国際学会
• [学会発表] Auxin-mediated termination of floral stem cell activities (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 花の儚さの分子機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 2019年度 近畿植物学会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Multistep termination of floral stem cell activities (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Japan-Taiwan Plant Biology 2019 (JTPB2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatio-temporal regulation of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: PSDB 10th Annual National Convention
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Memory and induced forgetting in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: University of the Philippines-Diliman Ateneo de University 大学訪問セミナー
• [学会発表] 植物における記憶定着と能動的忘却システム (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: さきがけ懇親会
• [学会発表] Spatio-temporal regulation of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Henan University大学訪問セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 福建農林大学さくらサイエンスプラン
• [学会発表] Auxin-mediated multistep termination of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: IPMB 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 花幹細胞の時空間的な運命制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 京都大学形態統御学分科セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Auxin-mediated floral meristem determinacy control (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 25th ICSPR 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Auxin-mediated multistep termination of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Meristem 2018
  • 国際学会 / 招待講演