情報統御分子の伝搬器官としての維管束系の分化

2012 年度 研究成果報告書

• 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: 19060009
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 福田 裕穂 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10165293)
• 連携研究者: 伊藤 恭子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (90451830)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2012
• キーワード: 成長生理 / 植物 / 発生・分化

研究概要

私たちは、これまでに維管束の形成に関わる様々な因子を単離同定してきた。本研究においては、これら因子の生体内での機能と因子間の相互作用を分子レベルで明らかにすることにより、維管束メリステムの機能と形成の制御機構を明らかにすることを目指した。研究は、(1)CLEペプチド細胞間シグナルによる維管束メリステム形成制御、(2)転写因子による維管束分化制御、(3)細胞内の空間制御による維管束パターン制御、の3つの大きなテーマに分けて行われた。その結果、(1)については複数のCLEペプチドを介した維管束メリステム形成にいたる細胞間のシグナル伝達機構と細胞内伝達機構の一端が明らかになった。同時に、同一のペプチドが維管束メリステム形成だけでなく、花芽メリステムの形成にも関与するというメリステムの共通性に関わるしくみが明らかになった。(2)については、後生木部道管形成のマスター遺伝子であるVND6による転写制御機構が明らかになるとともに、維管束分化の初期に関与するbHLH遺伝子のオーキシンを介した制御機構が明らかとなった。(3)については、道管分化における細胞内輸送系と細胞骨格をそれぞれ制御する新規因子が同定された。これらのアプローチにより、維管束メリステムの根幹をなす維管束幹細胞の発生運命が、篩部に由来する細胞間シグナル伝達に始まり、細胞内での受容体カイネース、細胞内キナーゼさらには特異的な転写因子にシグナルが伝達されて制御されるという道筋が明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Auxin-associated initiation of vascular cell differentiation by LONESOME HIGHWAY (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K., Obuchi, M., Kojima, M., Sakakibara, H., Fukuda, H
  • 雑誌名: Development 巻: 140 ページ: 765-769
  • DOI: DOI:10.1242/dev.087924
  • 査読あり
• [雑誌論文] An atypical bHLH transcription factor regulates early xylem development downstream of auxin (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K., Matsukawa, M., Fukuda, H
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54 ページ: 398-405
  • DOI: DOI:10.1093/pcp/pct013
  • 査読あり
• [雑誌論文] The proteasome is responsible for caspase-3-like activity during xylem development (2012)
  • 著者名/発表者名: Han, J. J., Lin, W., Oda, Y., Cui, K. M., Fukuda, H., He, X.Q
  • 雑誌名: Plant J 巻: 72 ページ: 129-41
  • DOI: DOI: 10.1111/j.1365-313X.2012.05070.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation of cell wall pattern by a Rho- and microtubule-driven symmetry breaking (2012)
  • 著者名/発表者名: Oda, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Science 巻: 337 ページ: 1333-1336
  • DOI: DOI:10.1126/science.1222597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secondary cell wall patterning during xylem differentiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Oda, Y., and Fukuda, H
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol 巻: 15 ページ: 38-44
  • DOI: DOI:10.1016/j.pbi.2011.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and maintenance of vascular cell communities through local signaling (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y., Kondo, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol 巻: 14 ページ: 17-23
  • DOI: DOI:10.1016/j.pbi.2010.09.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Arabidopsis SUN proteins during mitosis and involvement in nuclear shaping (2011)
  • 著者名/発表者名: Oda, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Plant J 巻: 66 ページ: 629-641
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-313X.2011.04523.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] ANGUSTIFOLIA3 plays roles in adaxial/abaxial patterning and growth in leaf morphogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi, G., Nakayama, H., Ishikawa N., Kubo, M., Demura, T., Fukuda, H., Tsukaya, H
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 52 ページ: 112-124
  • DOI: DOI:10.1093/pcp/pcq178
  • 査読あり
• [雑誌論文] CLE peptides can negatively regulate protoxylem vessel formation via cytokinin signaling (2011)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Hirakawa, Y., Kieber, J., Fukuda, H
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 52 ページ: 37-48
  • DOI: DOI:10.1093/pcp/pcq129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitogen-Activated Protein Kinase regulated by the CLAVATA receptors contributes to the shoot apical meristem homeostasis (2011)
  • 著者名/発表者名: Betsuyaku, S., Takahashi, F., Kinoshita, A., Miwa, H., Shinozaki, K., Fukuda, H., Sawa, S
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 52 ページ: 14-29
  • DOI: DOI: 10.1093/pcp/pcq157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wood cell-wall structure requires local 2D-microtubule disassembly by a novel plasma membrane-anchored microtubuleassociated protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Oda, Y., Iida, Y., Kondo, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Curr. Biol 巻: 20 ページ: 1197-1202
  • DOI: DOI:10.1016/j.cub.2010.05.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional regulation of vascular cell fates (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K., Fukuda, H
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol 巻: 13 ページ: 670-676
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.pbi.2010.08.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] COE1, an LRR-RLK responsible for commissral vein pattern formation in rice (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, J., Itoh, J.-I., Ito, Y., Nakamura, A., Fukuda, H., Sawa, S
  • 雑誌名: Plant J 巻: 63 ページ: 405-416
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-313X.2010.04250.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis VASCULAR-RELATED NAC-DOMAIN6 directly regulates genes that govern programmed cell death and secondary wall formation in a coordinated way during xylem differentiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K., Oda, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 22 ページ: 3461-3473
  • URL: http://dx.doi.org/10.1105/tpc.110.075036
  • 査読あり
• [雑誌論文] TDIF peptide signaling regulates vascular stem cell proliferation via the wox4 homeobox gene in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y., Kondo, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 22 ページ: 2618-2629
  • URL: http://dx.doi.org/10.1105/tpc.110.076083
  • 査読あり
• [雑誌論文] ADP-ribosylation factor (ARF), guanine nucleotide exchange factor (GEF), and GAPase-acticating protein (GAP) function in endocytosis of plant cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Naramoto, S., Kleine-Vehn, J., Robert, S., Fujimoto, M., Dainobu, T., Paciorek, T., Ueda, T., Nakano, A., Van Montagu, M. C. E., Fukuda, H., Friml, J
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci., USA 巻: 107 ページ: 21890-21895
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.1016260107
  • 査読あり
• [雑誌論文] A receptor-like kinase, KLAVIER, mediates systemic regulation of nodulation and non-symbiotic shoot development in Lotus japonicus (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyazawa, H., Oka-Kira, E., Sato, N., Takahashi, H., Wu, G.J., Sato, S., Hayashi, M., Betsuyaku, S., Nakazono, M., Tabata, S., Harada, Y., Sawa, S., Fukuda, H., Kawaguchi, M
  • 雑誌名: Development 巻: 137 ページ: 4317-4325
  • DOI: DOI:10.1242/dev.058891
  • 査読あり
• [雑誌論文] RPK2 is an essential receptor-like kinase that transmits the CLV3 signal in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, A., Betsuyaku, S., Osakabe, Y., Mizuno, S., Nagawa, S., Stahl, Y., Simon, R., Yamaguchi-Shinozaki, K., Fukuda, H., Sawa, S
  • 雑誌名: Development 巻: 137 ページ: 3911-3920
  • DOI: DOI:10.1242/dev.048199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of phytosulfokine in the attenuation of stress response during the transdifferentiation of Zinnia mesophyll cells into tracheary elements (2009)
  • 著者名/発表者名: Motose, H., Iwamoto, K., Endo, S., Demura, T., Sakagami, Y., Matsubayashi, Y., Moore, K. L., Fukuda, H
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 150 ページ: 437-447
  • DOI: DOI:org/10.1104/pp.109.135954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoinositide-dependent regulation of VAN3 ARF-GAP localization and activity essential for vascular tissue continuity in plants (2009)
  • 著者名/発表者名: Naramoto, S., Sawa, S., Koizumi, K., Uemura, T., Ueda, T., Friml, J., Nakano, A., Fukuda, H
  • 雑誌名: Development 巻: 136 ページ: 1529-1538
  • DOI: DOI:10.1242/dev.030098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-cell-autonomous control of vascular stem cell fates by a CLE peptide/receptor system (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y., Shinohara, H., Kondo, Y., Inoue, A., Nakanomyo, I., Ogawa, M., Sawa, S., Ohashi-Ito, K., Matsubayashi, Y., Fukuda, H
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 105 ページ: 115208-15213
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.0808444105
  • 査読あり
• [雑誌論文] VASCULAR-RELATED NAC-DOMAIN7 is involved in differentiation of all types of xylem vessels in Arabidopsis roots and shoots (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, M., Kubo, M., Fukuda, H., Demura, T
  • 雑誌名: Plant J 巻: 55 ページ: 652-664
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-313X.2008.03533.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell differentiation in the longitudinal veins and formation of commissural veins in rice (Oryza sativa) and maize (Zea mays) (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, J., Fukuda, H
  • 雑誌名: J. Plant Res 巻: 121 ページ: 593-602
  • DOI: DOI:10.1007/s10265-008-0189-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient transformation and RNA silencing in Zinnia tracheary element differentiating cell cultures (2008)
  • 著者名/発表者名: Endo, S., Pesquet, E., Tashiro, G., Kuriyama, H., Goffner, D., Fukuda, H., Demura, T
  • 雑誌名: Plant J 巻: 53 ページ: 864-875
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-313X.2007.03377.x
  • 査読あり
• [学会発表] Regulation of microtubule organization directing spatial patterning of wall assembly during xylem cell formation in Arabidopsis. Gordon Conference (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H. and Oda, Y
  • 学会等名: Plant & Microbial Cytoskeleton
  • 発表場所: Andover, NH, USA
  • 年月日: 20120812-17
• [学会発表] Inter- and intra-signaling regulating vascular stem cell maintenance (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H, Tamaki, T., Hirakawa, Y., Kondo, Y
  • 学会等名: Plant Vascular Development, 2012
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20120701-02
• [学会発表] A mechanism determining cell wall pattern. International Symposium of Plant Science (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H. and Oda, Y
  • 学会等名: Plant Science for the future
  • 発表場所: 理化学研究所横浜研究所、鶴見
  • 年月日: 2012-11-20
• [学会発表] A novel membrane-associated protein regulating secondary wall patterns in an Arabidopsis cell culture harboring inducible VND6 (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H., Ohashi-Ito, K., Oda, Y
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Symposium "From Plant Biology to Crop Biotechnology"
  • 発表場所: CSH Asia, Suzhou, China
  • 年月日: 20101025-29
• [学会発表] Cellular and transcriptome analyses of xylem formation with Arabidopsis cell culture systems harboring inducible VND6 and SND1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H., Oda, Y., Ohashi-Ito, K
  • 学会等名: Plant Vascular Biology 2010
  • 発表場所: Ohio State University, Ohio, USA
  • 年月日: 20100723-28
• [学会発表] CLE peptides regulating vascular stem cell fates (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H., Kondo, Y., Hirakawa, Y
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20100606-10
• [学会発表] Peptide signals governing vascular stem cell fates (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H. Kondo, Y., Hirakawa, Y
  • 学会等名: Keystone symposia 2010
  • 発表場所: Granlibakken Resort, Tahoe City, California, USA
  • 年月日: 20100314-19
• [学会発表] Crosstalk between xylem and phloem production through a peptide (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H. Kondo, Y., Hirakawa, Y
  • 学会等名: Plant Vascular Biology and Agriculture 2009
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 2009-06-22
• [学会発表] Cell-cell communication governing vascular tissue organization (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H
  • 学会等名: The XVI Congress of the Federation of European Societies of Plant Biology
  • 発表場所: Tampere, Finland
  • 年月日: 2008-08-21
• [図書] Peptide regulating vascular development. In "Plant Signaling Peptides" (eds. H. R. Irving and C. Gehring), p.59-75 (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H
  • 総ページ数: 284
  • 出版者: Springer
  • URL: ISBN: 978-3-642-27602-6 (Print), 978-3-642-27603-3 (Online)
• [図書] Plant tissue cultures. In "Methods in Molecular Biology: The Plant Cell Wall"(eds. Z. A. Popper), vol.715, p.1-20 (2011)
  • 著者名/発表者名: Karkonen, A., Santanen, A., Iwamoto K., Fukuda, H
  • 総ページ数: 310
  • 出版者: Springer
  • URL: DOI: 10.1007/978-1-61779-008-9_1, ISBN 9781617790072
• [図書] Plant tracheary elements. In "Encyclopedia of Life Sciences", Wiley Online Library (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H
  • 出版者: Wiley-Blackwell
  • URL: DOI:10.1002/9780470015902.a0001814.pub2
• [図書] CLE ペプチドによる維管束形成の制御、植物のシグナル伝達 - 分子と応答(柿本、高山、福田、松岡編), p.172-177 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平川有宇樹、近藤侑貴、福田裕穂
  • 総ページ数: 238
  • 出版者: 共立出版
• [備考]
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seigyo/lab.html