根端メリステムのパターン形成シグナリング

• 研究領域: 植物メリステムと器官の発生を支える情報統御系
• 研究課題/領域番号: 23012030
• 研究種目: 特定領域研究
• 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: 中島 敬二 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80273853)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2012年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2011年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: 植物 / 発生・分化 / シグナル伝達 / パターン形成 / メリステム / シロイヌナズナ / 根 / 胚発生 / 遺伝子 / マイクロRNA

研究概要

1.根端メリステムにおけるmiRNAの細胞非自律性
センサーコンストラクトを持つ植物を用い、様々なマイクロRNA分子種について根端メリステム領域で細胞非自律的な機能をもつかどうか調べた。その結果、miR166,miR171,miR319,miR391など、対象としたすべてのmiRNAが細胞非自律的に機能し得ることが明らかとなった。
2.胚発生におけるMIR165/166遺伝子の発現パターンと細胞非自律的機能
シロイヌナズナのゲノムには、miR165/166を産生する遺伝子が9つ存在する。これらの遺伝子の胚発生における発現パターンを解析した結果、5つが胚柄と胚の下部-周縁部で共通した発現パターンを示すことが分かった。標的遺伝子であるPHBは、胚の頂端-中心領域で特異的に発現していたのに対し、miR165/166に抑制されない変異型PHBは胚全体で発現していた。これらのことから胚においてもPHBの発現領域がmiRNA165/166による転写後抑制で規定されていることが明らかとなった。また、胚においてもmiR165/166が細胞非自律的に機能していることが明らかとなった。
3.miR160/ARF制御系を介した根冠細胞の分化制御
根冠細胞の初期分化には、miR160によるARF10/16の転写後抑制が重要な機能を果たしている。miR160を産生する3遺伝子(MIR160A-C)の根端メリステムにおける発現を調べたところ、すべてが内皮より内側で発現していた。これに対し、miR160の活性領域は、内皮の外側にまで拡大していた。一方、ARF10/16は根冠細胞と表皮細胞で強く発現していた。この結果から、中心柱や内皮に由来するmiR160がARF10/16の発現を細胞非自律的に制御することで、根冠の分化を制御していることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] A GAL4-based targeted activation tagging system in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Waki, T., Miyashima, S., Nakanishi, M., Ikeda, Y., Hashimoto, T., Nakajima, K.,
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 73 ページ: 357-367
• [雑誌論文] A comprehensive expression analysis of Arabidopsis MICRORNA165/6 gene family in embryogenesis revealed a conserved role in meristem specification and a non-cell-autonomous function. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunsttke Miyashima, et al.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 54 号: 3 ページ: 375-384
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs188
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞の意外なコミュニケーション術-マイクロRNAを介した組織形成シグナリン (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島敬二
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 50 ページ: 314-316
• [雑誌論文] The Arabidopsis RWP-RK protein RKD4 triggers gene expression and pattern formation in early embryogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Waki, T., Hiki, T, Watanabe, R., Hashimoto, T., Nakajima, K.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 21 号: 15 ページ: 1277-1281
  • DOI: 10.1016/j.cub.2011.07.001
  • NAID: 120005716661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Callose Biosynthesis Regulates Symplastic Trafficking during Root Development (2011)
  • 著者名/発表者名: Vaten, A., Dettmer, J., Wu, S., Stierhof, Y.D., Miyashima, S., Yadav, S.R., Roberts, C.J., Campilho, A., Bulone, V., Lichtenberger, R., Lehesranta, S., Mahonen, A.P., Kim, J.Y., Jokitalo, E., Sauer, N., Scheres, B., Nakajima, K., Carlsbecker, A., Gallagher, K.L., Helariutta, Y.
  • 雑誌名: Dev.Cell 巻: 21 号: 6 ページ: 1144-1155
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2011.10.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] The root endodermis : A hub of developmental signals and nutrient flow (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyashima, S., Nakajima, K.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 6 号: 12 ページ: 1954-1958
  • DOI: 10.4161/psb.6.12.18079
  • 査読あり
• [学会発表] Evolutionary Insights into the RKD Gene Function in the Developaent of Land Plants (2013)
  • 著者名/発表者名: 厚井聡、石崎公庸、橋本隆、河内孝之、中島敬二
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] シロイヌナズナの胚珠発生におけるMIR165/166を介したHD-ZIP IIIの転写後抑制 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本佳世、本田美波、立松圭、橋本隆、四国清隆、奈良久美、中島敬一
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] The Arabidopsis MicroRNA165/6 Non-Cell-Autonomously Control Meristei Specification in Embryogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyashima, S., Honda, M., Hashimoto, K., Tatematsu, K., Hashimoto, K., Sato-Nara. K.,
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 近距離細胞間シグナルを介した植物の発生制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島敬二
  • 学会等名: 日本遺伝学会第84回大会
  • 発表場所: 九州大学(博多市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] The Arabidopsis RWP-RK transcription factor RKD4 regulates embryonic pattern formation upstream of the auxin-dependent organogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu Waki, Takeshi Hiki, Ryouhei Watanabe, Tatsuya Ishida, Takashi Hashimoto, Keiji Nakajima
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] シロイヌナズナの根端メリステムにおける細胞分化シグナリング (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島敬二
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Graded distribution of non-cell-autonomous microRNA165 activity regulates the Arabidopsis root radial pattern (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Miyashima, Satoshi Koi, Takashi Hashimoto, Yka Helariutta, Keiji Nakajima
  • 学会等名: Plant RNA Workshop
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2011-06-20
• [備考]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/nakajima/
• [備考]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/hashimoto/?page=129