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2017 年度 実績報告書

植物における栄養繁殖器官の発生開始を制御する分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 15H04391
研究機関神戸大学

研究代表者

石崎 公庸  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00452293)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード植物 / 進化 / 発生・分化
研究実績の概要

本年度、国際共同研究で取り組んできたゼニゴケのゲノム解読の成果を論文として発表した(Bowman et al. 2017, Cell 171: 287-304)。ゼニゴケは他の植物種と比較して、植物の発生過程や生理機能の制御に関わる遺伝子の重複が極めて少ないこと、そしてゼニゴケが陸上植物の基本的な分子メカニズムの祖先型をもつことなどが明らかになった。
上記の研究成果をベースに、ゼニゴケの杯状体形成を制御するR2R3-MYB型転写因子GCAM1については、ステロイドホルモンによる機能誘導系を利用しRNA-seqによる下流の遺伝子制御ネットワークの解析を進めた。また国内他グループとの共同研究から、植物ホルモンの1つ「サイトカイニン」がGCAM1遺伝子の発現に関わることが示唆されるデータを得た。現在、サイトカイニンシグナル伝達にかかわる幾つかの主要制御因子について遺伝学的解析を進めている。前年度に新たに同定した、GCAM1とは別の杯状体形成の鍵制御因子GCAM2についての解析もすすめた。GCAM2については、組織・器官レベルの遺伝子発現や、過剰発現による影響について特に詳細に解析した。GCAM2はGCAM1と協調して、「陸上植物に保存された新たな芽の形成を制御する遺伝子制御ネットワーク」を構成している可能性が考えられる。
また、杯状体形成は正常であるが無性芽の形成に必須の機能をもつKARAPPO遺伝子(以下KARとする)について更に解析した。KARは低分子量Gタンパク質Ropの活性化を行うグアニルヌクレオチド交換因子(GEF)をコードしており、Rop活性調節を介して細胞内アクチン細胞骨格の再構成を制御し、細胞の形や先端成長、非対称分裂に関わると考えられる。KARのGEF活性について生化学的に解析するとともに、KARの機能ドメインについて遺伝学的解析を行った。

現在までの達成度 (区分)
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

無性芽発生の「場」を制御するGCAM1については、関連する制御因子候補の同定や機能解析が順調に進んでいる。論文発表に向けたデータもまとまりつつある。無性芽発生の初期プロセスを制御するKAR/RopGEFについても生化学的解析がすすみ、焦点は機能ドメインの解析や上流・下流の制御機構に移りつつある。KAR/RopGEFについげも論文発表に向けたデータがまとまりつつある。

今後の研究の推進方策

コケ植物ゼニゴケにおけるクローン個体“無性芽”発生の場である杯状体形成の鍵制御因子GCAM1の発現場所について、蛍光タンパク質遺伝子ノックイン株を用いた解析を行う。またこれまでのGCAM1関連のデータについて論文としてまとめ、発表する。
また無性芽発生の初期プロセスを制御する低分子量Gタンパク質Ropの活性化因子KAR/RopGEFについて、発現誘導系の構築と解析を行う。またKAR上流とRop下流の制御因子候補について、酵母2ハイブリッドスクリーニングと免疫沈降実験により単離を試みる。またこれまでのKAR関連のデータについげ論文としてまとめ、発表する。
前年度からの繰越金については、上記の実験の遂行に必要な消耗品費およびアルバイト雇用費用に充てる。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Monash University(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Monash University
  • [国際共同研究] Joint Genome Institute(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Joint Genome Institute
  • [国際共同研究] CINVESTAV(メキシコ)

    • 国名
      メキシコ
    • 外国機関名
      CINVESTAV
  • [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] Temasek(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      Temasek
  • [雑誌論文] An evolutionarily conserved NIMA-related kinase directs rhizoid tip growth in the basal land plant Marchantia polymorpha2018

    • 著者名/発表者名
      Otani Kento、Ishizaki Kimitsune、Nishihama Ryuichi、Takatani Shogo、Kohchi Takayuki、Takahashi Taku、Motose Hiroyasu
    • 雑誌名

      Development

      巻: 145 ページ: 154617

    • DOI

      10.1242/dev.154617

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generative Cell Specification Requires Transcription Factors Evolutionarily Conserved in Land Plants2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaoka Shohei、Nishihama Ryuichi、Yoshitake Yoshihiro、Ishida Sakiko、Inoue Keisuke、Saito Misaki、Okahashi Keitaro、Bao Haonan、Nishida Hiroyuki、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Ishizaki Kimitsune、Yamato Katsuyuki T.、Kohchi Takayuki
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 28 ページ: 479~486.e5

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.12.053

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insights into Land Plant Evolution Garnered from the Marchantia polymorpha Genome2017

    • 著者名/発表者名
      Bowman John L.、Kohchi Takayuki、Yamato Katsuyuki T.、Jenkins Jerry、Shu Shengqiang、Ishizaki Kimitsune、Yamaoka Shohei、Nishihama Ryuichi、Nakamura Yasukazu、Berger Frederic、et al.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 171 ページ: 287~304.e15

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.09.030

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Roles of the Sole Activator-Type Auxin Response Factor in Pattern Formation of Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Hirotaka、Kouno Masaru、Takeda Mayuko、Suzuki Hidemasa、Ishizaki Kimitsune、Nishihama Ryuichi、Kohchi Takayuki
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 ページ: 1642~1651

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx095

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DRP3 and ELM1 are required for mitochondrial fission in the liverwort Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Nagaoka Nagisa、Yamashita Akihiro、Kurisu Rina、Watari Yuta、Ishizuna Fumiko、Tsutsumi Nobuhissro、Ishizaki Kimitsune、Kohchi Takayuki、Arimura Shin-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 4600

    • DOI

      10.1038/s41598-017-04886-0

    • 査読あり
  • [学会発表] ゼニゴケ無性芽の休眠を正に制御するMpbHLH40の機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉川 実樺子、塚本 成幸、深城 英弘、三村 徹郎、竹澤 大輔、坂田 洋一、河内 孝之、石崎 公庸
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] ゼニゴケ無性芽形成初期を制御するRopシグナル伝達経路の機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      樋渡琢真, Koh Li Quan, 深城英弘, 三村徹郎, 河内孝之, 浦野大輔, 石崎公庸
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Molecular genetics of the gametophytic body plan in a basal land plant Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Kimitsune Ishizaki
    • 学会等名
      editBio Mexico 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ゼニゴケ無性芽発生を制御するKAR/RopGEFの生化学的解析2017

    • 著者名/発表者名
      樋渡琢真, Koh Li Quan, 深城英弘, 三村徹郎, 河内孝之, 浦野大輔, 石崎公庸
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
  • [学会発表] Functional characterization of MpbHLH40 in gemma dormancy of a liverwort Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Mikako Yoshikawa, Shigeyuki Tsukamoto, Hidehiro Fukaki, Tetsuro Mimura, Daisuke Takezawa, Yohichi Sakata, Kohchi Takayuki, Kimitsune Ishizaki
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular mechanism of vegetative reproduction in the liverwort Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Kimitsune Ishizaki
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] KARAPPO encoding RopGEF is critical for the gemma development in the liverwort Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Takuma Hiwatashi, Koh Li Quan, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Shinichiro Sawa, Hiroyuki Kirita, Hidehiro Fukaki, Tetsuro Mimura, Takayuki Kohchi, Daisuke Urano, Kimitsune Ishizaki
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Gemma and Gemma Cup Development in Marchantia polymorpha2017

    • 著者名/発表者名
      Kimitsune Ishizaki
    • 学会等名
      65th NIBB Conference ~Marchantia Workshop 2017~
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 神戸大学理学研究科 石崎研究室ホームページ

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-ishizaki/

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-10-07  

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