根の成長・発生ロジックの解明

2017 年度 実績報告書

• 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: 25113003
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 深城 英弘 神戸大学, 理学研究科, 教授 (80324979)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: 根 / 側根形成 / 放射パターン形成 / ペプチドホルモン / シロイヌナズナ / ミチタネツケバナ / オーキシン

研究実績の概要

本研究では、植物が進化させてきた「根の成長・発生ロジック」の解明を目指し、シロイヌナズナおよび近縁種のタネツケバナ属ミチタネツケバナを用いて以下の３つの研究項目に取り組んだ。
＜研究項目１：側根の発生ロジック＞シロイヌナズナの側根形成開始を制御する鍵転写因子LBD16の下流遺伝子のうち、MAKR4は側根形成開始を正に制御し、TOLS2、およびPUCHI（AP2型転写因子）は側根形成開始を負に制御する。TOLS2は低分子分泌型ペプチドをコードしており、PUCHIの機能に一部依存して側根形成開始を抑制する。これまで国内共同研究により、成熟型TOLS2ペプチドが、水酸化プロリンを含む11アミノ酸からなることを明らかにし、TOLS2受容体として既知のLRR-RKタンパク質であるRKL7を同定することに成功した。また、順遺伝学的に同定したTOLS2-PUCHIによる側根形成抑制シグナリングに関わる複数の因子について発現および機能解析を行った。これらの解析から、主根先端部において側根を形成させる能力を持つ部位から、側根創始細胞が特定・選択される際に、側方抑制の機構が働くこと、およびその過程にTOLS2ペプチド-受容体によるシグナリングが働くことを明らかにした。
＜研究項目２：放射パターン形成ロジック＞根の皮層の多層化機構を明らかにする目的で、根の皮層が２層からなるミチタネツケバナを用いて、皮層・内皮始原細胞の娘細胞における並層分裂の様式に異常を示す複数の変異体の原因遺伝子候補を同定した。
＜研究項目３：根の成長・発生を制御する未知の代謝システム＞根端分裂組織の維持に必須なプラスチド型フルクトース1,6-二リン酸アルドラーゼ（FBA）の変異体の解析から、胚発生におけるFBAを介した糖代謝が、オーキシン極性輸送や子葉原基の細胞分裂に大きく影響することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] VIB(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: VIB
• [国際共同研究] Universite de Montpellier(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Universite de Montpellier
• [国際共同研究] University of Nottingham(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Nottingham
• [国際共同研究] Universidad de Castilla La ManchaToledo(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Universidad de Castilla La ManchaToledo
• [雑誌論文] Lateral Inhibition by a Peptide Hormone-Receptor Cascade during Arabidopsis Lateral Root Founder Cell Formation (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyokura Koichi、Goh Tatsuaki、Shinohara Hidefumi、Shinoda Akinori、Kondo Yuki、Okamoto Yoshie、Uehara Takeo、Fujimoto Koichi、Okushima Yoko、Ikeyama Yoshifumi、Nakajima Keiji、Mimura Tetsuro、Tasaka Masao、Matsubayashi Yoshikatsu、Fukaki Hidehiro
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 48 ページ: 64～75.e5
  • DOI: doi: 10.1016/j.devcel.2018.11.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Root branching toward water involves posttranslational modification of transcription factor ARF7 (2018)
  • 著者名/発表者名: Orosa-Puente, B., Leftley, N., von Wangenheim, D., Banda, J., Srivastava, A,K., Hill, K., Truskina, J., Bhosale, R., Morris, E.,Srivastava, M., Kumpers, B., Goh, T., Fukaki, H., Vermeer, J.E.M., Teva Vernoux, Dinneny, J.R., French, A.P., Bishopp, A., Sadanandom, A., and Bennett, M.J.
  • 雑誌名: Science 巻: 362 ページ: 1407～1410
  • DOI: doi: 10.1126/science.aau3956
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Jasmonic acid inhibits auxin-induced lateral rooting independently of the CORONATINE INSENSITIVE 1 receptor (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Yasuhiro、Hayashi Ken-ichiro、Suzuki Takeshi、Fukaki Hidehiro、Prusinska Justyna、Meesters Christian、Quareshy Mussa、Egoshi Yuusuke、Matsuura Hideyuki、Takahashi Kosaku、Kato Nobuki、Kombrink Erich、Napier Richard M.、Hayashi Kengo、Ueda Minoru
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 177 ページ: 1704-1716
  • DOI: doi: 10.1104/pp.18.00357
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular components of Arabidopsis intact vacuoles clarified with metabolomic and proteomic analyses (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi Miwa、Anegawa Aya、Sugiyama Yuko、Harada Kazuo、Oikawa Akira、Nakayama Yasumune、Matsuda Fumio、Nakamura Yukiko、Sasaki Ryosuke、Shichijo Chizuko、Hatcher Patrick G、Fukaki Hidehiro、Kanaya Shigehiko、Aoki Koh、Yamazaki Mami、Fukusaki Eiichiro、Saito Kazuki、Mimura Tetsuro
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 59 ページ: 1353-1362
  • DOI: doi: 10.1093/pcp/pcy069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inositol Hexakis Phosphate is the Seasonal Phosphorus Reservoir in the Deciduous Woody Plant Populus alba L. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurita Yuko、Baba Kei’ichi、Ohnishi Miwa、Matsubara Ryosuke、Kosuge Keiko、Anegawa Aya、Shichijo Chizuko、Ishizaki Kimitsune、Kaneko Yasuko、Hayashi Masahiko、Suzaki Toshinobu、Fukaki Hidehiro、Mimura Tetsuro
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 ページ: 1477～1485
  • DOI: doi: 10.1093/pcp/pcx106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Transducers from Roots Are Triggered in Arabidopsis Leaves by Root-Knot Nematodes for Successful Feeding Site Formation: A Conserved Post-Embryogenic De novo Organogenesis Program? (2017)
  • 著者名/発表者名: Olmo Rocio、Cabrera Javier、Moreno-Risueno Miguel A.、Fukaki Hidehiro、Fenoll Carmen、Escobar Carolina
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 8 ページ: 875～888
  • DOI: doi: 10.3389/fpls.2017.00875
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2 ペプチドに対する応答異常変異体の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西丸 陸，青木 優佳，豊倉 浩一，篠田 明徳，郷 達明，石崎 公庸，三村 徹郎，深城 英弘
  • 学会等名: 日本植物学会 第82回大会、広島、2018.9、国内、ポスター発表
• [学会発表] シロイヌナズナ側根形成能が顕著に低下するfewer roots変異体のサプレッサー変異体の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田井中 芳樹，郷 達明，石崎 公庸，三村 徹郎，深城 英弘
  • 学会等名: 日本植物学会 第82回大会、広島、2018.9、国内、ポスター発表
• [学会発表] シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2 ペプチドに対する高感受性変異体の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木 優佳，豊倉 浩一，篠田 明徳，郷 達明，石崎 公庸，三村 徹郎，深城 英弘
  • 学会等名: 日本植物学会 第81回大会、野田、2017.9、国内、ポスター発表
• [学会発表] シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2類似ペプチドの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久内 彩洋子，豊倉 浩一，篠田 明徳，郷 達明，石崎 公庸，三村 徹郎，深城 英弘
  • 学会等名: 日本植物学会 第81回大会、野田、2017.9、国内、ポスター発表
• [学会発表] Control of root system architecture through auxin-mediated lateral root formation (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Fukaki
  • 学会等名: Bilateral Closure Symposium of GDRI Integrative Plant Biology Network、Domaine Lyon Saint- Joseph, Lyon, France、2017.10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of Auxin-Regulated Lateral Root Formation in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Fukaki
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017、Academia Sinica, Taipei, Taiwan、2017.11
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 教員紹介webページ
  • URL: http://www.edu.kobe-u.ac.jp/fsci-biol/faculty/fukaki.html
• [備考] 研究室webページ
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-fukaki/fukaki/fukaki_laboratory.html
• [備考] 根が適切な間隔で分岐する仕組みに働く植物ペプチドを発見
  • URL: http://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2019_01_07_01.html