環境変動に応答した植物の細胞、器官サイズ制御

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析
• 研究課題/領域番号: 22119010
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 杉本 慶子 独立行政法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30455349)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 細胞伸長 / サイズ制御 / シロイヌナズナ / 核内倍加 / 転写制御

研究実績の概要

植物の成長は細胞増殖とその後の伸長成長により規定される。細胞成長を最終的に停止させるしくみは植物の器官サイズを決める上で極めて重要であり、様々な環境要因に応答した植物器官の柔軟な成長制御を実現していると考えられる。シロイヌナズナの転写因子 GTL1は細胞成長の終了時期に発現し、細胞成長を停止させる。本研究ではこれまでにGTL1を介した細胞成長のメカニズムを解明するため、GTL1によって直接転写制御を受ける下流標的遺伝子の同定を進めてきた。今年度はGTL1のホモログであるDF1にも注目しgtl1 df1二重変異体の表現型解析を通して、GTL1とDF1が根の成長、重力屈性、乾燥耐性など、さらに広範な機能を持つことを発見した。またゲノムワイドのクロマチン免疫沈降解析から、GTL1とDF1がともに直接結合する塩基配列を決定し、新たな下流標的遺伝子候補として1100個余りの遺伝子を同定した。このうち、GTL1とDF1の機能欠損、過剰発現によって発現が変化する遺伝子として181個の遺伝子を下流候補因子候補として絞り込み、それぞれの遺伝子の欠損変異体の整備を進めた。またこれまでに酵母ワンハイブリッド法によって同定したGTL1の上流転写因子の機能解析を進めた。これらの転写因子をGTL1のプロモターレポーターコンストラクトとともにシロイヌナズナの培養細胞に導入し、GTL1のプロモーター活性が変化するかどうかを検証した。これまでに数個の転写因子がGTL1のプロモーターを活性化、もしくは抑制することが分かった。

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

GTL1とDF1の上流、下流因子候補が順調にとれてきており、機能解析を進める事が出来たため。

今後の研究の推進方策

GTL1とDF1の根毛成長における役割について重点的に解析する。とくにGTL1とDF1が根毛細胞の成長を停止する際に直接発現抑制する下流遺伝子を同定し、環境ストレスによって根毛成長の度合いが制御される仕組みの一旦を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Photosynthesis of Root Chloroplasts Developed in Arabidopsis Lines Overexpressing GOLDEN2-LIKE Transcription Factors (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Sasaki D, Noguchi K, Fujinuma D, Komatsu H, Kobayashi M, Sato M, Toyooka K, Sugimoto K, Niyogi KK, Wada H, Masuda T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54（8） ページ: 1365-1377
  • DOI: 10.1093/pcp/pct086
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The ATM-dependent DNA damage response acts as an upstream trigger for compensation in the fas1 mutation during Arabidopsis leaf development (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisagana T, Ferjani A, Horiguchi G, Ishikawa N, Fujikura U, Kubo M, Demura T, Fukuda H, Ishida T, Sugimoto K, Tsukaya H
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 162(2) ページ: 831-841
  • DOI: 10.1104/pp.113.216796
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The RNA-binding protein FPR regulates flg22-triggered defense responses and transcription factor activity by alternative polyadenylation (2013)
  • 著者名/発表者名: Lyons R, Iwase A, Gaensewig T, Sherstnev A, Duc C, Barton G, Hanada K, Higuchi-Takeuchi M, Matsui M, Sugimoto K, Kazan K, Simpson G, and Shirasu K
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2866
  • DOI: 10.1038/srep02866
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Jasmonate controls leaf growth by repressing cell proliferation and the onset of endoreduplication while maintaining a potential stand-by mode (2013)
  • 著者名/発表者名: Noir S, Bomer M, Takahashi N, Ishida T, Tsui TL, Balbi V, Shanahan H, Sugimoto K, Devoto A
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 161(4) ページ: 1930-1951
  • DOI: 10.1104/pp.113.214908
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plant Callus: Mechanisms of Induction and Repression (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Sugimoto K, Iwase A
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 3159-3173
  • DOI: 10.1105/tpc.113.116053
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ESR1 functions downstream of WIND1 to mediate wound-induced cell reprogramming in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬哲、大沼万里子、池内桃子、原島洋文、杉本慶子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Transcriptional dynamics underlying wound-induced callus formation (2014)
  • 著者名/発表者名: 池内桃子、岩瀬哲、小島美紀子、榊原均、杉本慶子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Transcriptional regulation of post-mitotic cell growth by GT2 transcription factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Christian Breuer, 河村彩子、杉本慶子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Arabidopsis WIND1 promotes callus formation in rapeseed, tomato and tobacco (2014)
  • 著者名/発表者名: 大沼万里子、岩瀬哲、光田展隆、池内桃子、肥塚千恵、川本幸一、今村順、江面浩、杉本慶子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] 細胞周期の制御に関与するGRASファミリー転写因子 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉、Christian Breuer、石田喬志、杉本慶子、伊藤正樹
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Cellular basis of plant development and environmental response (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K
  • 学会等名: UK-Japan workshop "Rhizosphere Interactions - towards Global Food Security -"
  • 発表場所: 理化学研究所横浜キャンパス、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-03-05 – 2014-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] ストレスによる細胞リプログラミング (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬哲 、池内桃子 、杉本慶子
  • 学会等名: 第77回日本植物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道札幌市
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナ傷害誘導カルスにおける細胞周期再開機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池内桃子 、岩瀬哲 、杉本慶子
  • 学会等名: 第77回日本植物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道札幌市
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] ATM 依存的 DNA 損傷応答の下流で機能する新奇因子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久永哲也、杉本慶子、塚谷裕一
  • 学会等名: 第77回日本植物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道札幌市
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [学会発表] How to induce cell proliferation in response to wounding (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Iwase A, Sugimoto K
  • 学会等名: 2013FASEB Science Research Conferences
  • 発表場所: Vermont Academy Performing Arts Center, USA
  • 年月日: 2013-08-11 – 2013-08-15
• [学会発表] Developmental control of plant cell growth (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K
  • 学会等名: The 24th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Sydney Convention and Exhibition Centre, Australia
  • 年月日: 2013-06-24 – 2013-06-28
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/