研究課題
本研究では、維管束細胞分化誘導系VISUALを用いて、維管束幹細胞の確立機構と篩部分化機構の解明を目指すとともに、維管束幹細胞からの木部・篩部分化のスイッチングを解析してきた。本年度は以下の研究を行った。１．「維管束幹細胞確立機構」 LHWとTMO5の変異体を用いて、根の静止中心の幹細胞成立にLHWとTMOが必要なことが明らかとなった。２．「維管束幹細胞からの篩管細胞分化機構」 今年度、VISUAL系を用いて篩部伴細胞分化系の確立に成功した。この実験系と篩管要素分化系を用いてトランスクリプトーム解析を行い、それぞれの遺伝子プロファイルの獲得に成功した。３．「篩部細胞分化と木部細胞分化のスイッチ機構」1) 遺伝学的クリーニング：VISUAL系を検定系として用いて、篩部分化と木部分化の比に影響を与えるシロイヌナズナ突然変異体の単離に成功した。 2) 木部・篩部分化の決定機構：木部細胞マーカーおよび篩部細胞マーカーのプロモーターをELUCとNanoLUC につないだシロイヌナズナ植物を用いて、シングルセル解析を行い、分化過程における二つの遺伝子の発現の細胞レベルでの違いを明らかにした。 3) BES1ホモログの多重変異体を用いたBES1遺伝子群の維管束分化における役割の解析：bes1のホモログの２重、３重変異体を用いて、植物体及びVISUAL系における維管束分化の表現型の解析により、異質のBESホモログの基本的性質が明らかとなった。 4) LHWとTMO5による木部誘導機構の解析：LHWとTMO5は木部細胞の分化を促進する一方で篩部分化を促進しない。その分子機構を明らかにする目的で、LHWとTMO5による木部分化促進機構に関係するLHW/TMO5下流の転写因子をマイクロアレイにより探索し、LOB15を見出した。LOB15は木部細胞軍歌のマスター遺伝子であるVND7と発現誘導の正のフィードバックを構成することにより、細胞を木部分化へと不可逆的に誘導することが明らかとなった。
2: おおむね順調に進展している
半年遅れたものの、発光遺伝子をもつ変異体の作成に成功した。また、当初の計画にあった、ほぼ全ての研究を行うことができた。その結果として、LHWとTMO5により誘導される新規転写因子LOB15の仲介によるマスター遺伝子の活性化、LHBおよびTMO5による静止中心の維持のしくみ、BES1ホモログ機能の多様性、シングルセルの遺伝子発現などの新知見を得ることができた。LOB15については、Plant and Cell Physiologyに論文として公表することができた。以上、当初計画した全ての研究を実行し、それらを通して新規の知見を得たことから、研究は順調に進展していると判断する。
維管束幹細胞の確立機構については、LHWホモログの機能解析、オーキシンとの関係について、分子生物学的かつ遺伝学的に解析を進める。また、篩部・木部細胞分化の分化機構については、篩部を構成する篩管要素、伴細胞の分化のスイッチングについて解析する。スイッチング機構については、葉の背腹性との関連を解析する。また、BES1ファミリーの機能について多重変異を元に漢籍する。
東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻生体制御研究室http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~seigyo/
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すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)
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