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イネの茎における節幹細胞の特徴づけと細胞未分化性消失機構の解明

公募研究

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 18H04845
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
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

津田 勝利  国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 助教 (30756408)

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 *注記
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード幹細胞 / 節間 / 茎 / 茎頂メリステム / 転写因子 / 分化制御 / 植物発生学
研究実績の概要

イネ科植物の茎は、節間基部に介在分裂組織(Intercalary meristem: IM)をもち、タケのような劇的な伸長能力をもつ。また、茎は草丈を制御するため育種上重要な標的となってきた。しかし、IMの発生制御機構はほとんど未解明であり、幹細胞制御の視点からも研究されていない。本研究では、地上部の主要な分裂組織の維持に不可欠なKNOX転写因子に着目し、IMの発生における細胞未分化性制御機構の解明と幹細胞の存在の検証を目指して研究を行った。
(1)IM発生過程の特徴付けと幹細胞の存在の検証
まず、IM発生過程の観察および形態・組織学的特徴づけを行い、発生ステージ・組織を分類した。この情報 をもとに節間部位・ステージ別トランスクリプトーム解析を行ない、節間形成に不可欠である既知の遺伝子や幹細胞制御に関わる転写因子がIM基部に特異的な発現を示すことを見出した。これらは有望な幹細胞マーカーと考えられたため、蛍光マーカーおよび変異体の作成を進めた。また、節間を構成する細胞の起源を明確にすべく、クローナル解析用レポーターの作成を進めた。
(2)KNOX転写因子の細胞内局在制御機構の解明
KNOXは地上部の主要幹細胞の未分化状態を維持する転写因子であり、その機能制御は植物の発生に重要であるが、翻訳後制御に関しては不明な点が多い。本研究では、イネKNOX転写因子OSH1の細胞内局在の詳細に観察し、KNOXは核のみならず、核外にも顕著に蓄積することが明らかとなった。Deletion解析の結果、OSH1は少なくとも3つの核外輸送に関わるアミノ酸領域を持ち、そのうち1つはExportin経路を介して制御されていることが示唆された。また、OSH1はリン酸化修飾を受けることも明らかとなり、KNOXの翻訳後制御機構の存在が明確となった。今後は同機構の生物学的意義を検証していく予定である。

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。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Class I KNOX Gene <i>OSH1</i> is Indispensable for Axillary Meristem Development in Rice2019

    • 著者名/発表者名
      Wakana Tanaka, Katsutoshi Tsuda, and Hiro-Yuki Hirano
    • 雑誌名

      CYTOLOGIA

      巻: 84 号: 4 ページ: 343-346

    • DOI

      10.1508/cytologia.84.343

    • NAID

      130007769479

    • ISSN
      0011-4545, 1348-7019
    • 年月日
      2019-12-25
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heat Induced Epitope Retrieval (HIER) Assisted Protein Immunostaining in Maize2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuda Katsutoshi、Chuck George
    • 雑誌名

      BIO-PROTOCOL

      巻: 9 号: 11

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.3260

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BELL1-like homeobox genes regulate inflorescence architecture and meristem maintenance in rice2019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuyuki、Tanaka Wakana、Toriba Taiyo、Suzuki Chie、Maeno Akiteru、Tsuda Katsutoshi、Shiroishi Toshihiko、Kurata Tetsuya、Sakamoto Tomoaki、Murai Masayuki、Matsusaka Hiroaki、Kumamaru Toshihiro、Hirano Hiro-Yuki
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 465-478

    • DOI

      10.1111/tpj.14230

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Multiphoton Imaging of Transcription Factor by ClearSee2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuta Yoko、Tsuda Katsutoshi
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: - ページ: 257-268

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-8657-6_15

    • ISBN
      9781493986569, 9781493986576
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] イネにおけるKNOX転写因子の翻訳後制御2020

    • 著者名/発表者名
      津田勝利
    • 学会等名
      日本植物生理学会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Control of subcellular localization of a KNOX transcription factor in rice.2019

    • 著者名/発表者名
      津田勝利、野々村賢一
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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