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根の成長プログラムの分子基盤の解明

公募研究

研究領域植物発生ロジックの多元的開拓
研究課題/領域番号 26113515
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

研究代表者

高橋 直紀  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 (40553623)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード発生・分化 / シグナル伝達 / 植物 / 植物ホルモン / サイトカイニン / 根
研究実績の概要

植物は環境ストレスを受けると、根端メリステムを縮小させ、細胞分裂を停止させることで根の成長を抑制する。そこで、環境ストレスによる根端メリステムサイズとの関係を調べたところ、植物はDNA損傷ストレスを受けると、サイトカイニン生合成遺伝子が根の移行領域で特異的に誘導されることで、メリステムサイズの縮小を引き起こしていることを見出した。さらに、サイトカイニンシグナルの活性化にともない、オーキシン輸送に関わるPINs遺伝子の発現が低下することや、DNA損傷に応じてオーキシンシグナルの抑制に働くAUX/IAA遺伝子が、根の幹細胞付近で発現誘導されることから、根の幹細胞でのオーキシンシグナルの低下が引き起こされていることが示唆された。そして、植物はDNA損傷を受けると、幹細胞で特異的に細胞死が引き起こされるが、根端でのオーキシンシグナルの低下が幹細胞の細胞死の誘導に関わっていることを見出した。
また、細胞死を起こした根の幹細胞を再生するために、通常ほとんど分裂を行わない静止中心(以下、QC)細胞が、分裂を活性化させることで新しい幹細胞を生みだすことを発見した。以前までの研究で、ブラシノステロイドがQC細胞の分裂に関わっていることが報告されていたが、幹細胞の再生時には、ブラシノステロイド受容体がQC細胞付近で特異的に発現することにより、QC細胞でのブラシノステロイドシグナルを活性化させていることを見出した。そして、ブラシノステロイドシグナルの活性化に伴い、QC細胞の分裂が誘導されることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] The plant-specific CDKB1-CYCB1 complex mediates homologous recombination repair in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Weimer, A.K., Biedermann, S., Harashima, H., Roodbarkelari, F., Takahashi, N., Foreman, J., Guan, Y., Pochon, G., Heese, M., Van Damme, D., Sugimoto, K., Koncz, C., Doerner, P., Umeda, M., Schnittger, A.
    • 雑誌名

      EMBO J

      巻: 35 号: 19 ページ: 2068-2086

    • DOI

      10.15252/embj.201593083

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] DNA damage inhibits lateral root formation by upregulating cytokinin biosynthesis genes in Arabidopsis thaliana.2016

    • 著者名/発表者名
      Davis, M.M., Ogita, N., Inagaki, S., Takahashi, N., Umeda, M.
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 21 号: 11 ページ: 1195-1208

    • DOI

      10.1111/gtc.12436

    • NAID

      120006537391

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 根端メリステムのサイズ制御機構2016

    • 著者名/発表者名
      高橋直紀、梅田正明
    • 雑誌名

      BSJ-Review

      巻: 7 ページ: 201-209

    • 関連する報告書
      2015 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] 植物のDNA損傷応答2016

    • 著者名/発表者名
      高橋直紀、梅田正明
    • 雑誌名

      生物と化学

      巻: 54 ページ: 123-129

    • NAID

      130005289841

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Cytokinins promote onset of endoreplication by controlling cell cycle machinery2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, N. and Umeda, M.
    • 雑誌名

      Plant Signal. Behav.

      巻: 9 号: 8 ページ: e29396-e29396

    • DOI

      10.4161/psb.29396

    • 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] The Arabidopsis SIAMESE-RELATED Cyclin-Dependent Kinase Inhibitors SMR5 and SMR7 Regulate the DNA Damage Checkpoint in Response to Reactive Oxygen Species2014

    • 著者名/発表者名
      Yi D, Alvim Kamei CL, Cools T, Vanderauwera S, Takahashi N, Okushima Y, Eekhout T, Yoshiyama Okamoto K, Larkin J, Van den Daele H, Conklin P, Britt A, Umeda M, De Veylder L
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 26 号: 1 ページ: 296-309

    • DOI

      10.1105/tpc.113.118943

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Brassinosteroids are involved in stem cell replenishment in Arabidopsis roots under DNA damage2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takahashi, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      Plant Organ Growth Symposium
    • 発表場所
      Elche, Spain
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plant Stem Cells Undergo Cell Death to Maintain Genome Integrity2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takahashi, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      10th 3R Symposium
    • 発表場所
      ホテル一畑・島根県松江市
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DNA damage response in Arabidopsis roots2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takahashi, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      Plant Genome Stability and Change 2016
    • 発表場所
      湘南国際村センター・神奈川県横須賀市
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome integrity in root stem cells under DNA stress2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takahashi, Keisuke Fujimoto, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学・岩手県盛岡市
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 根端分裂組織のサイズ制御機構2015

    • 著者名/発表者名
      高橋直紀、丸池加奈子、高塚大知、梅田正明
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ・新潟県新潟市
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stem cell replenishment maintains genome integrity2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda M, Fujimoto K, Takahashi N
    • 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] DNA損傷応答に関わる転写因子SOG1の標的遺伝子の解析2015

    • 著者名/発表者名
      荻田伸夫、奥島葉子、倉田哲也、時澤睦朋、山本義治、高橋直紀、梅田正明
    • 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] Regulation of auxin signaling is essential for stem cell maintenance under DNA stress conditions2015

    • 著者名/発表者名
      Takahashi N, Umeda M
    • 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] Brassinosteroids are involved in stem cell replenishment in Arabidopsis roots under DNA stress conditions2015

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto K, Takahashi N, Umeda M
    • 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] DNA damage response in arabidopsis roots2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi N, Chen PY, Umeda M
    • 学会等名
      Plant Genome Stability and Change 2014
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Cell Cycle; Cell Biology. Edited by Assmann S and Liu B2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi N, Umeda M
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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