幹細胞新生を抑制するホメオボックス型転写因子の機能解明

• 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: 20H04894
• 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: 新潟大学
• 研究代表者: 池内 桃子 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (00633570)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: シュート再生 / 転写制御 / 幹細胞 / 器官再生

研究開始時の研究の概要

一般的に植物は、体細胞から多能性幹細胞を新たに生み出す能力を持っている。しかし、その能力が低い植物種もあり、何が幹細胞新生能力の違いを決めているのかはこれまで分かっていなかった。私はこれまでに、幹細胞新生を抑制する転写因子を発見している。本研究では、その因子の機能解析を通して幹細胞新生過程の制御機構を明らかにしたい。

研究実績の概要

器官の再生効率は植物種によって大きく異なり、組織培養系で茎葉再生がうまくいかない場合は多い。何らかの内的要因がカルスからの幹細胞新生を制限していると考えられるが、その手がかりは得られていなかった。私はこれまでに分子遺伝学的研究を進め、幹細胞新生を抑制するホメオボックス型転写因子を発見していた。本年度は、当該の転写因子の機能欠損体および誘導的過剰発現体を用いた解析を進め、シュート再生を制限する機構について明らかにした。まず、機能欠損体においてはWUS など複数の幹細胞形成に重要な遺伝子の発現が上昇しており、反対に誘導的過剰発現体では発現誘導後24時間以内に顕著な発現低下が認められたことから、本転写因子は幹細胞形成に重要な遺伝子群の発現を抑制する機能を持つことがわかった。さらに遺伝学的な解析からも、WUS が下流にあることが明らかになった。また、本転写因子は器官再生において重要な役割を果たすオーキシンによって発現誘導されることを見出しており、再生応答の鍵を握る因子軍の関係解明を進めることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3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] Warm Temperature Promotes Shoot Regeneration in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Lambolez Alice、Kawamura Ayako、Takahashi Tatsuya、Rymen Bart、Iwase Akira、Favero David S、Ikeuchi Momoko、Suzuki Takamasa、Cortijo Sandra、Jaeger Katja E、Wigge Philip A、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: ー 号: 5 ページ: 618-634
  • DOI: 10.1093/pcp/pcac017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Plant stem cell research is uncovering the secrets of longevity and persistent growth (2021)
  • 著者名/発表者名: Umeda Masaaki、Ikeuchi Momoko、Ishikawa Masaki、Ito Toshiro、Nishihama Ryuichi、Kyozuka Junko、Torii Keiko U.、Satake Akiko、Goshima Gohta、Sakakibara Hitoshi
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: Online ahead of print 号: 2 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1111/tpj.15184
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wound-inducible WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 13 is required for callus growth and organ reconnection (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi Momoko, Iwase Akira, Ito Tasuku, Tanaka Hayato, Favero David S, Kawamura Ayako, Sakamoto Shingo, Wakazaki Mayumi, Tameshige Toshiaki, Fujii Haruki, Hashimoto Naoki, Suzuki Takamasa, Hotta Kazuhiro, Toyooka Kiminori, Mitsuda Nobutaka, Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 188 号: 1 ページ: 425-441
  • DOI: 10.1093/plphys/kiab510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] WIND transcription factors orchestrate wound-induced callus formation, vascular reconnection and defense response in Arabidopsis (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwase A, Kondo Y, Laohavisit A, Takebayashi A, Ikeuchi M, Matsuoka K, Asahina M, Mitsuda N, Shirasu K, Fukuda H, Sugimoto K
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 232 号: 2 ページ: 734
  • DOI: 10.1111/nph.17594
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The SUMO E3 ligase SIZ1 negatively regulates shoot regeneration (2020)
  • 著者名/発表者名: Duncan Coleman, Ayako Kawamura, Momoko Ikeuchi, David Seth Favero, Alice Lambolez, Bart Rymen, Akira Iwase, Takamasa Suzuki, Keiko Sugimoto
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 184 号: 1 ページ: 330-344
  • DOI: 10.1104/pp.20.00626
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] How do plants transduce wound signals to induce tissue repair and organ regeneration? (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi Momoko、Rymen Bart、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 57 ページ: 72-77
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2020.06.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 傷口からの再生ー植物の細胞リプログラミング (2020)
  • 著者名/発表者名: 池内桃子、杉本慶子
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 5 ページ: 568-573
• [学会発表] How do plants re-construct a new life upon injury? (2021)
  • 著者名/発表者名: Momoko Ikeuchi
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] シュート再生系におけるWUS とWOX13 の発現動態の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小倉菜緒、池内桃子
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 器官再生における細胞リプログラミングの制御機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 池内桃子
  • 学会等名: 日本植物学会