植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
• 研究課題/領域番号: 15H05955
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 木下 俊則 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (50271101)
• 研究分担者: 松林 嘉克 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00313974) ; 福田 裕穂 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10165293) ; 角谷 徹仁 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20332174) ; 白須 賢 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループディレクター (20425630) ; 篠崎 和子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30221295) ; 杉本 慶子 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30455349) ; 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (40323448) ; 多田 安臣 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (40552740) ; 鈴木 孝征 中部大学, 応用生物学部, 准教授 (50535797) ; 望田 啓子 (桑田啓子) 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70624352)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 植物 / 環境応答 / 次世代シークエンサー / 質量分析 / イメージング / in vitroタンパク質合成

研究実績の概要

（１）連携研究の推進：班員間の連携と共同研究の推進を図るため、領域会議や若手の会に加え、計画代表間でインターネット会議等による月１回以上の綿密な情報交換や年１回以上のジョイントラボミーティングを行った。また、領域会議や若手の会の際に、テクニカルセミナーを行い、各班の持つ研究技術を紹介し、領域内での効率的な研究推進、研究班間の共同研究の促進を図った。
（２）研究支援センターの運営：最先端での研究推進には、高度な技術もった専門者による研究機器・研究技術の利用が必須である。本領域では、総括班に研究支援センター（次世代シークエンス部門、質量分析部門、イメージング部門、in vitroタンパク質合成部門）を設置し、その活動を通じて、領域全体の研究を加速させた。
（３）国際連携拠点の設置・若手研究者育成：国際的な研究ネットワーク体制構築を積極的に進めるため、英国John Innes Centre・The Sainsbury Laboratory、米国Stanford Universityに海外共同研究拠点を設け、総括班に配置する国際企画、国際連携コーディネーターを中心として、合同戦略会議の開催や国際共同研究・情報交換、国際シンポジウムを積極的に推進した。また、第４回若手の会を開催し（平成３０年９月２７日－２９日、中京大学青木湖セミナーハウス）、研究発表のみならず、「ラボTIPS」や「トップジャーナル掲載に向けてのコネ無し真っ向勝負のススメ」、「海外（たび）に出よう！5年間の海外ポスドク生活で得られたもの」などの特別企画も行い、本領域に参加する若手研究者の育成に務めた。
（４）社会・国民への情報発信：研究成果はプレスリリース、領域ホームページや領域の広報活動などを通じ国民に紹介した。また、一般者や中高生向けのアウトリーチを積極的に行い、本領域研究の意義や成果を分かりやすく伝えた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本新学術領域の大きな目標である領域内連携を促進するため、計画班、公募班ともに積極的に領域内連携を進め、80件以上の連携研究が進行し、一部については国際誌での発表が行われた。また、総括班内に設置した研究支援センターの領域メンバーによる活用も積極的に行われ、これも一部については国際誌での発表が行われる段階に達している。
領域の研究内容の公表もHPやプレスリリースを通じて盛んに行われた。また、研究成果を広く国民に伝えるアウトリーチ活動も積極的に展開し、平成３０年度には３５件のアウトリーチ活動が行われた。

今後の研究の推進方策

今後も本領域総括班活動の大きな柱となっている班員間の連携と共同研究の推進を図るため「連携研究の推進」、高度な技術もった専門者による研究機器・研究技術サポートによる研究推進を図る「研究支援センターの運営」、国際的な研究ネットワーク体制構築、若手研究者育成を積極的に進めるための「国際連携拠点の活用・若手研究者育成」、本領域研究の意義や成果を分かりやすく伝える「社会・国民への情報発信」を積極的に進めていく。

研究成果

• [国際共同研究] University of Missouri/University of Washington(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Missouri/University of Washington
• [国際共同研究] 南京農業大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 南京農業大学
• [国際共同研究] INRA-IRHS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: INRA-IRHS
• [国際共同研究] Zurich University(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: Zurich University
• [国際共同研究] University of Tubingen/Max-Planck, Posdam/Bielefeld University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Tubingen/Max-Planck, Posdam/Bielefeld University
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Homologous pairing activities of Arabidopsis thaliana RAD51 and DMC1. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, W., Liu, E., Ishii, H., Matsunaga, S., Schlogelhofer, P., and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 165 ページ: 289～295
  • DOI: 10.1093/jb/mvy105
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Heat and chilling stress induce nucleolus morphological changes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K. and Matsunaga, S.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10265-019-01096-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and characterization of compounds that affect stomatal movements. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toh, S., Inoue, S., Toda, Y., Yuki, T., Suzuki, K., Hamamoto, S., Fukatsu, K., Aoki, S., Uchida, M., Asai, E., Uozumi, N., Sato, A., and Kinoshita, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 59 ページ: 1568～1580
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy061
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A femtomolar-range suicide germination stimulant for the parasitic plant Striga hermonthica. (2018)
  • 著者名/発表者名: Uraguchi, D., Kuwata, K., Hijikata, Y., Yamaguchi, R., Imaizumi, H., Am, S., Rakers, C., Mori, N., Akiyama, K., Irle, S., McCourt, P., Kinoshita, T., Ooi, T., and Tsuchiya, Y.
  • 雑誌名: Science 巻: 362 ページ: 1301～1305
  • DOI: 10.1126/science.aau5445
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Auxin decreases chromatin accessibility through the TIR1/AFBs auxin signaling pathway in proliferative cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, J., Sakamoto, T., Fujimoto, T., Yamashita, T., Suzuki, T., and Matsunaga, S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 7773
  • DOI: 10.1038/s41598-018-25963-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of somatic embryogenesis initiated from the Arabidopsis shoot apex. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kadokura, S., Sugimoto, K., Tarr, P., Suzuki, T., and Matsunaga, S.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 442 ページ: 13～27
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.04.023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Convolutional neural network-based automatic classification for algal morphogenesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Kato, S., and Matsunaga, S.
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 83 ページ: 301～305
  • DOI: 10.1508/cytologia.83.301
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteasomal degradation of BRAHMA promotes Boron tolerance in Arabidopsis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Tsujimoto-Inui, Y., Sotta, N., Hirakawa, T., Matsunaga, T. M., Fukao, Y., Matsunaga, S., and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 9 ページ: 5285
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07393-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A small peptide modulates stomatal control via abscisic acid in long-distance signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, F., Suzuki, T., Osakabe, Y., Betsuyaku, S., Kondo, Y., Dohmae, N., Fukuda, H., Yamaguchi-Shinozaki, K., and Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Nature 巻: 556 ページ: 235～238
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0009-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Rho-based reaction-diffusion system governs xylem cell wall patterning in metaxylem vessels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagashima, Y., Tsugawa, S., Mochizuki, A., Sasaki, T., Fukuda, H., and Oda, Y.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 ページ: 11542
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29543-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A gene-stacking approach to overcome the trade-off between drought stress tolerance and growth in Arabidopsis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kudo, M., Kidokoro, S., Yoshida, T., Mizoi, J., Kojima, M., Takebayashi, Y., Sakakibara, H., Fernie, A. R., and Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 97 ページ: 240～256
  • DOI: 10.1111/tpj.14110
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Arabidopsis thaliana NGATHA1 transcription factor induces ABA biosynthesis by activating NCED3 gene during dehydration stress. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Takasaki, H., Takahashi, F., Suzuki, T., Iuchi, S., Mitsuda, N., Ohme-Takagi, M., Ikeda, M., Seo, M., Yamaguchi-Shinozaki, K., and Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 115 ページ: E11178～E11187
  • DOI: 10.1073/pnas.1811491115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heat-induced inhibition of phosphorylation of the stress-protective transcription factor DREB2A promotes thermotolerance of Arabidopsis thaliana. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mizoi, J., Kanazawa, N., Kidokoro, S., Takahashi, F., Qin, F., Morimoto, K., Shinozaki, K., and Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 294 ページ: 902～917
  • DOI: 10.1074/jbc.RA118.002662
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High impact gene discovery: simple strand-specific mRNA library construction and differential regulatory analysis based on gene co-expression network. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, Y., Fukushima, A., Shibata, A., and Shirasu, K.
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 1830 ページ: 163～189
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_11
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Same tune, different song - Cytokinins as virulence factors in plant-pathogen interactions? (2018)
  • 著者名/発表者名: Spallek, T., Gan, P., Kadota, Y., and Shirasu, K.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol. 巻: 44 ページ: 82～87
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2018.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-quality genome sequence of the root-knot nematode Meloidogyne arenaria genotype A2-O. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Kadota, Y., Gan, P., Bino, T., Uehara, T., Yamaguchi, K., Ichihashi, I., Maki, N., Iwahori, H., Suzuki, T., Shigenobu, S., and Shirasu, K.
  • 雑誌名: Genome Announc. 巻: 6 ページ: e00519～18
  • DOI: 10.1128/genomeA.00519-18
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Induced cell fate transitions at multiple cell layers configure haustorium development in parasitic plants. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wakatake, T., Yoshida, S., and Shirasu, K.
  • 雑誌名: Development 巻: 145 ページ: dev164848
  • DOI: 10.1242/dev.164848
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 気孔開閉の分子機構の解明と人為的な気孔開度制御技術の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: プロジェクトシンポジウム・環境およひ?非自己応答機構から読み解く植物の巧みな生存戦略
  • 招待講演
• [学会発表] 青色光受容体フォトトロピンと相互作用するプロテインキナーゼの気孔開口における機能的特徴づけ (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上晋一郎、高橋洋平、林真妃、奥村将樹、澤崎達也、B. Michael Palmgren、木下俊則
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Chemical genetics for elucidating stomatal movement (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Aihara1, Shigeo Toh, Yosuke Toda, Gwanchol Sin1, Takahiro Yuki1, Ayato Sato, Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 気孔孔辺細胞における光合成依存的な細胞膜H+-ATPaseのリン酸化状態の制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安藤英伍、木下俊則
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 気孔開閉調節におけるPP2C-Dの機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 秋山光雅、井上晋一郎、高橋洋平、林真妃、杉本穂高、William M Gray、木下俊則
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 孔辺細胞における細胞膜H+-ATPaseに依存したPEPCの活性化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深津孝平、林優紀、桑田啓子、鈴木孝征、木下俊則
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナにおける新規時計長周期化化合物 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大野梓、中道範人、木下俊則、佐藤綾人
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 気孔開度と光合成制御による植物の生産量促進と乾燥耐性付与 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: バイオマスエキスポ2018
• [学会発表] 植物の気孔開閉分子メカニズム解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: 第8回みえバイオリファイナリー研究会公開セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナ葉における赤色光による孔辺細胞細胞膜H+-ATPaseのリン酸化と気孔開口の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安藤英伍、木下俊則
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] 気孔開閉制御におけるPP2C-Dの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山光雅、杉本穂高、高橋洋平、林真妃、井上晋一郎、William M. Gray、木下俊則
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] 気孔開度制御による植物の成長促進と乾燥耐性向上技術の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: Bio Japan2018
• [学会発表] 植物の気孔開閉と環境、植物応答のしくみ (2018)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: 施設野菜の環境モニタリング（「あぐりログ」）に関する研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Control of stomatal aperture by genetic and chemical approaches (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: The 9th NU Tech Roundtable
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of stomatal aperture by genetic and chemical approaches (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: Seminar in FAFU-UCR Joint Center for Horticultural Biology and Metabolomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 気孔開度制御による植物の光合成活性と生産量の促進 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: バイオテクノロジーALCA公開シンポジウム
  • 招待講演
• [備考] 環境記憶統合webページ
  • URL: https://www.rs.tus.ac.jp/plantmemory/index.html
• [産業財産権] 植物気孔開口抑制剤 (2018)
  • 発明者名: 木下俊則、結城貴広、相原悠介、佐藤綾人、藤茂雄
  • 権利者名: 木下俊則、結城貴広、相原悠介、佐藤綾人、藤茂雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-186616