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植物細胞の分化・増殖の柔軟性における細胞壁再構築の役割の解明

公募研究

研究領域植物細胞壁の情報処理システム
研究課題/領域番号 25114520
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
研究機関奈良先端科学技術大学院大学 (2014)
独立行政法人理化学研究所 (2013)

研究代表者

大谷 美沙都  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (60435633)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード細胞壁 / 細胞増殖 / 脱分化 / ペクチン / 細胞壁修飾酵素 / 植物細胞壁 / 細胞分化
研究実績の概要

①シロイヌナズナ胚軸脱分化過程で発現変動する細胞壁関連因子の逆遺伝学的解析
先行研究として行った脱分化初期過程におけるタイリングアレイ解析から、脱分化初期における発現変動が検出された19の細胞壁関連遺伝子について、T-DNA挿入体を用いた逆遺伝学的解析を行った。これらのT-DNA挿入体を材料とした組織培養実験の結果、pll(pectate lyase-like)変異体とexpa変異体においてカルス形成異常が確認された。また、定量的RT-PCRで詳細な発現パターン解析を行ったところ、確かにこれらの細胞壁関連遺伝子が脱分化誘導後発現誘導されること、その誘導のタイミングは細胞分裂の再開に先立つことが示された。
上記のカルス形成異常を示した変異体の中でも、もっともはっきりとしたカルス成長阻害を示したpll変異体について詳細な経時的観察を行ったところ、胚軸脱分化自体は変異体でも起こっており、カルス形成は開始されるものの、カルスの成長が阻害されることが分かった。さらにテクノビット切片観察による組織学的解析によって、pll変異体の初期カルスにおける細胞形態異常が観察された。以上の結果から、活発な細胞分裂時の細胞壁構築にはPLL機能、すなわちペクチン主鎖切断の活性がとくに重要であり、PLL機能不全は細胞形態異常を引き起こしカルス形成阻害をもたらすことが示唆された。
②細胞壁再構築を中心とした胚軸脱分化時の遺伝子発現制御システムの解明
支援班連携のもと、胚軸脱分化過程のRNA-seq解析を行い、細胞壁関連因子に関する質の高いゲノムワイドトランスクリプトームデータを取得することに成功した。これによって、①で既に発現変動情報を得ていた19遺伝子以外にも、多数の細胞壁関連遺伝子(CAZymeなど)の発現パターンが変動していることを明らかにした。さらにこうした動きと関連した発現パターンを示す転写因子を複数見出すことに成功した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Multiple classes of transcription factors regulate the expression of VASCULAR-RELATED NAC-DOMAIN7, a master switch of xylem vessel differentiation2015

    • 著者名/発表者名
      Endo H, Yamaguchi M, Tamura T, Nakano Y, Nishikubo N, Yoneda A, Kato K, Kubo M, Kajita S, Katayama Y, Ohtani M, Demura T
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 56 号: 2 ページ: 242-254

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu134

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Arabidopsis NAC domain proteins VND-INTERACTING1 and ANAC103 interact with multiple NAC domain proteins2015

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi M, Nagahage ISP, Ohtani M, Ishikawa T, Uchimiya H, Kawai-Yamada M, Demura T
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 32 号: 2 ページ: 119-123

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.15.0208a

    • NAID

      130005085996

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell dedifferentiation and organogenesis in vitro require more snRNA than does seedling development in Arabidopsis thaliana.2015

    • 著者名/発表者名
      Ohtani M, Takebayashi A, Hiroyama R, Xu B, Kudo T, Sakakibara H, Sugiyama M, Demura T
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 128 号: 3 ページ: 371-380

    • DOI

      10.1007/s10265-015-0704-0

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Regulation of RNA metabolism is important for in vitro dedifferentiation of plant cells.2015

    • 著者名/発表者名
      Ohtani M
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 128 号: 3 ページ: 361-369

    • DOI

      10.1007/s10265-015-0700-4

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] NAC-MYB-based transcriptional regulation of secondary cell wall biosynthesis in land plants.2015

    • 著者名/発表者名
      Nakano Y, Yamaguchi M, Endo H, Rejab NA, Ohtani M
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 6 ページ: 288-288

    • DOI

      10.3389/fpls.2015.00288

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contribution of NAC transcription factors to plant adaptation to land.2014

    • 著者名/発表者名
      Xu, B., Ohtani, M., Yamaguchi, M., Toyooka, K., Wakazaki, M., Sato, M., Kubo, M., Nakano, Y., Sano, R., Hiwatashi, Y., Murata, T., Kurata, T., Yoneda, A., Kato, K., Hasebe, M., and Demura, T.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 343 号: 6178 ページ: 1505-1508

    • DOI

      10.1126/science.1248417

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 木質バイオマス生合成改変による新規木質バイオマス製造技術の開発 4月号2014

    • 著者名/発表者名
      遠藤暁詩, 大谷美沙都
    • 雑誌名

      BIOINDUSTRY

      巻: 4月号

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Arabidopsis ROOT INITIATION DEFECTIVE 1, a DEAH-box RNA helicase involved in pre-mRNA splicing, is essential for plant development2013

    • 著者名/発表者名
      Misato Ohtani, Taku Demura, Munetaka Sugiyama
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 25(印刷中) 号: 6 ページ: 2056-2069

    • DOI

      10.1105/tpc.113.111922

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secondary cell wall characterization in a BY-2 inductive system. Plant Cell Tissue Organ Cult.2013

    • 著者名/発表者名
      Goue,N.,
    • 雑誌名

      Plant Cell Tissue Organ Cult.

      巻: 115 号: 2 ページ: 223-232

    • DOI

      10.1007/s11240-013-0354-7

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Evolution of water-conducting cells in land plants; lessons from VNS family genes2015

    • 著者名/発表者名
      Ohtani M, Xu B, Nakano Y, Terada S, Kubo M, Demura T
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cell dedifferentiation and organogenesis in vitro require more snRNA than does seedling development in Arabidopsis thaliana.2014

    • 著者名/発表者名
      Ohtani M, Takebayashi A, Hiroyama R, Xu B, Kudo T, Sakakibara H, Sugiyama M, Demura T
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 陸上植物進化におけるNAC転写因子ファミリーVNSの役割2014

    • 著者名/発表者名
      大谷美沙都、徐波、出村拓
    • 学会等名
      第78回日本植物学会年会
    • 発表場所
      明治大学(神奈川県川崎市)
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of secondary cell wall formation reveals metabolic regulation for carbon supply to cell wall polymers in poplar2014

    • 著者名/発表者名
      Ohtani M
    • 学会等名
      5th International Conference of Plant Cell Wall Biology
    • 発表場所
      ケアンズ(オーストラリア)
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Critical roles of snRNP biogenesis for spliceosome formation in plant regeneration2014

    • 著者名/発表者名
      Ohtani M
    • 学会等名
      Post-transcriptional Gene Expression Regulation in Plants
    • 発表場所
      Poznan(Poland)
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 木本におけるデザインドバイオマス2014

    • 著者名/発表者名
      中野仁美、Yu Xiang、大谷美沙都、出村拓
    • 学会等名
      日本植物生理学会第55回年会
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] VND7過剰発現による致死性を抑圧する新規因子の遺伝学的単離2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木崇臣、竹林有理佳、本橋 令子、出村拓、大谷美沙都
    • 学会等名
      日本植物生理学会第55回年会
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Woody biomass engineering through manipulation of key transcriptional regulators

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, M.
    • 学会等名
      JST-ALCA International Workshop "Plant Cell Wall Engineering -Towards Reduction of CO2 Emission-"
    • 発表場所
      Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] セルロースナノファイバーの調製、分散・複合化と製品応用2015

    • 著者名/発表者名
      大谷美沙都、出村拓
    • 総ページ数
      535
    • 出版者
      株式会社技術情報協会出版
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 植物細胞壁解析プロトコール2015

    • 著者名/発表者名
      大谷美沙都
    • 出版者
      弘前大学出版会
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] カルス誘導剤及びカルス誘導方法2014

    • 発明者名
      中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
    • 権利者名
      中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-117832
    • 出願年月日
      2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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