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2016 年度 実績報告書

陸上植物進化を基軸とした発生ロジックの解明

計画研究

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 25113009
研究機関京都大学

研究代表者

河内 孝之  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056)

研究分担者 嶋村 正樹  広島大学, 理学研究科, 准教授 (00432708)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードゼニゴケ / オーキシン / 光受容体 / 発生制御
研究実績の概要

陸上植物進化の基部に位置する苔類に属するゼニゴケをモデルとして植物発生の制御ロジックの解明を目指した。ゼニゴケがもつ制御系の単純さを活かし、発生制御と環境応答をつなぐ分子の実体解明、特に、光受容体と概日時計によって制御される栄養成長から生殖成長への相転換、光と植物ホルモンに依存した発生過程、成長に対する光合成シグナリングの分子的制御機構に関して研究を進めた。これまでに成長相転換の鍵の因子となる転写因子を同定した。その上流にはフィトクロムを光受容体、PIF転写因子をシグナル分子とする光質制御系とGI/FKF-CDFモジュールからなる日長制御系が存在した。オーキシンシグナリングの研究では、受容体TIR1が1分子種であることを利用して、オーキシンの植物発生における重要性を評価した。tir1欠損株は外部からのオーキシン投与に対して感受性を一切示さなかったが、死滅することはなく細胞塊としてゆっくりと増殖した。このことから、オーキシンは生存に必須ではないものの、秩序だった発生やパターン形成といった3次元的成長にはきわめて重要な因子であることが明瞭に示された。光による細胞分裂や細胞周期制御研究に関しては、その制御標的となる遺伝子を同定することができた。切断切片からの再分化過程に関しては、従来の観察に加えて、RNA-seq解析からも光とオーキシンがその過程を関与に関与することが支持された。
ゼニゴケの遺伝子アノテーションや遺伝子発現情報の充実のため、データベースを改良し、ゲノム情報を一元的に活用するデータベースを作成した。遺伝子機能解析の研究基盤としてニッカーゼタイプのCas9を用いたオフターゲット効果の軽減、ダブルニッカーゼによる大きな欠失誘導が可能となった。制御系の分子同定や情報統合機構の解析を通じて、陸上環境変動に適応した植物の可塑的な成長・分化を可能にする機構の解明が進んだ。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ゲノム編集に代表される研究提案時には存在しなかった実験手法を活用することで、分子遺伝学的な解析に各段の進展があった。特にニッカーゼタイプのCas9を用いて、大きなゲノム領域を欠失する変異体作成が可能となったことの意味は大きい。また、本領域の国際活動支援班との連携が進んだこと、および、昨年度からこの課題をもととする先進ゲノム支援の援助を受けたことにより、ゲノムデータベースの整備が一段と進んだ。これらの整備された実験基盤を活用することによって、突然変異体を用いた機能解析が加速した。また、これまで別々に扱われていた赤色光、青色光、オーキシンの信号伝達といった研究が互いにつながり始めた。更に、領域発足4年目にあたり、本領域の他の計画班員や公募班員との共同研究も進んだ。そのため当初の計画以上に進展してると評価した。

今後の研究の推進方策

28年度に得られた成果をもとに研究を継続するとともに、最終年度であることを十分に意識して研究を取りまとめる。また、本領域の特色である数理解析や代謝解析との連携を強化する。計画の変更や遂行上の問題はない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 10件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] モナシュ大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      モナシュ大学
  • [国際共同研究] メンデル研究所(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      メンデル研究所
  • [国際共同研究] 国立台湾大学(台湾)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      国立台湾大学
  • [国際共同研究] ミネソタ大学/ケンタッキー大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ミネソタ大学/ケンタッキー大学
  • [国際共同研究] エジンバラ大学/ケンブリッジ大学/オックスフォード大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      エジンバラ大学/ケンブリッジ大学/オックスフォード大学
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      4
  • [雑誌論文] Early evolution of the land plant circadian clock2017

    • 著者名/発表者名
      Linde Anna-Malin、Eklund D. Magnus、Kubota Akane、Pederson Eric R. A.、Holm Karl、Gyllenstrand Niclas、Nishihama Ryuichi、Cronberg Nils、Muranaka Tomoaki、Oyama Tokitaka、Kohchi Takayuki、Lagercrantz Ulf
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 216 ページ: 576~590

    • DOI

      10.1111/nph.14487

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An adenylyl cyclase with a phosphodiesterase domain in basal plants with a motile sperm system2017

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, M., Suetsugu, N., Urano, Y., Yamamoto, C., Ohmori, M., Takada, Y., Okuda, S., Nishiyama, T., Sakayama, H., Kohchi, T., and Takahashi, F.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 ページ: 39232

    • DOI

      doi: 10.1080/09168451.2017.1285688

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolutionary origin of phytochrome responses and signaling in land plants2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue, K., Nishihama, R., and Kohchi, T.
    • 雑誌名

      Plant Cell Environ.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      doi: 10.1111/pce.12908

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Marchantia polymorpha: taxonomy, phylogeny, and morphology of a model system2016

    • 著者名/発表者名
      Shimamura, M.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 57 ページ: 230-256

    • DOI

      doi:10.1093/pcp/pcv192

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolutionary analysis of iron (Fe) acquisition system in Marchantia polymorpha.2016

    • 著者名/発表者名
      Lo, J. C., Tsednee, M., Lo, Y. C., Yang, S. C., Hu, J. M., Ishizaki, K., Kohchi, T., Lee, D. C., and Yeh, K. C.
    • 雑誌名

      New Phytol.

      巻: 211 ページ: 205-209

    • DOI

      doi: 10.1111/nph.13922

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An evolutionarily conserved plant RKD factor controls germ cell differentiation2016

    • 著者名/発表者名
      Koi, S., Hisanaga, T., Sato, K., Shimamura, M., Yamato, K. T., Ishizaki, K., Kohchi, T., and Nakajima, K.
    • 雑誌名

      Curr. Biol.

      巻: 26 ページ: 1775-1781

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.cub.2016.05.013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phytochrome signaling is mediated by PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR in the liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Inoue, K., Nishihama, R., Kataoka, H., Hosaka, M., Manabe, R., Nomoto, M., Tada, Y., Ishizaki, K., and Kohchi, T.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 28 ページ: 1406-1421

    • DOI

      10.1105/tpc.15.01063

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] RPT2/NCH1 subfamily of NPH3-like proteins is essential for the chloroplast accumulation response in land plants2016

    • 著者名/発表者名
      Suetsugu, N., Takemiya, A., Kong, S.-G., Higa, T., Komatsu, A., Shimazaki, K. Kohchi, T. and Wada, M.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 113 ページ: 10424-10429

    • DOI

      doi:10.1073/pnas.1602151113

    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of MpTIR1-mediated auxin reception and its physiological roles in the liverwort Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀政, 加藤大貴, 山岡尚平, 西浜 竜一、河内 孝之
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2017-03-18 – 2017-03-20
  • [学会発表] ゼニゴケの光屈性には成長段階に応じて異なる光シグナル伝達因子が関与する2017

    • 著者名/発表者名
      小松愛乃,末次憲之,西浜竜一,石崎公庸,河内孝之
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会@鹿児島
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-18
  • [学会発表] Phytohormonal regulation of tissue dedifferentiation and cell-cycle re-entry during regeneration in the liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Sakiko Ishida, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      Auxin 2016
    • 発表場所
      中国 三亜
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-25
    • 国際学会
  • [学会発表] The single-copy auxin receptor gene MpTIR1 regulates various development and differentiation in the liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Suzuki, Hirotaka Kato, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      Auxin 2016
    • 発表場所
      中国 三亜
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of transcriptional auxin signaling in the liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kohchi, Hirotaka Kato, Hidemasa Suzuki, Minami Katayama, Masaru Kouno, Mayuko Takeda, Sakiko Ishida, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama
    • 学会等名
      Auxin 2016
    • 発表場所
      中国 三亜
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The single-copy auxin receptor gene MpTIR1 plays pivotal roles indevelopment of the liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Suzuki, Hirotaka Kato, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
    • 発表場所
      オーストリア メンデル研究所
    • 年月日
      2016-06-22 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional Analysis of the Gibberellin Signaling Module in the Liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Sun, Keisuke Inoue, Ryunosuke Kusunoki, Ryuichi Nishihama, Shohei Yamaoka, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
    • 発表場所
      オーストリア メンデル研究所
    • 年月日
      2016-06-22 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of a Raf-like kinase involved in photosynthesis signaling in Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Eri Koide, Mika Terai, Yuko Nomura, Izumi Yotsui, Noriyuki Suetsugu, Hirofumi Nakagami, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
    • 発表場所
      オーストリア メンデル研究所
    • 年月日
      2016-06-22 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of cell division pattern by the sole activator-type auxin response factor in Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Kato, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Dolf Weijers, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
    • 発表場所
      オーストリア メンデル研究所
    • 年月日
      2016-06-22 – 2016-06-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shared regulatory factors for stem cell maintenance in the simple and complex meristems of land plants2016

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Nishihama, Yukie Monden, Hiroyuki Kirita, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
    • 発表場所
      オーストリア メンデル研究所
    • 年月日
      2016-06-22 – 2016-06-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genome and Genomics in Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kohchi, Katsuyuki Yamato, Kimitsune Ishizaki, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, John Bowman
    • 学会等名
      EMBO Workshop New model systems for early land plant evolution
    • 発表場所
      オーストリア メンデル研究所
    • 年月日
      2016-06-22 – 2016-06-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The liverwort, Marchantia polymorpha; A powerful model of basal land plants for plant science and biotechnology2016

    • 著者名/発表者名
      Kohchi, T.
    • 学会等名
      2016 Annual meeting of the Korean Society for Plant Biotechnology
    • 発表場所
      韓国プサン
    • 年月日
      2016-06-09 – 2016-06-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京都大学生命科学研究科 遺伝子特性学分野

    • URL

      http://www.plantmb.lif.kyoto-u.ac.jp/

  • [備考] ゼニゴケゲノムデータベース

    • URL

      http://marchantia.info

URL: 

公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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