組織再生の時空間的制御系と幹細胞化因子の解析

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06728
• 研究機関: 帝京大学
• 研究代表者: 朝比奈 雅志 帝京大学, 理工学部, 准教授 (00534067)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: シロイヌナズナ / 植物ホルモン / 組織癒合 / 転写因子 / 時空間的解析 / 接ぎ木

研究実績の概要

傷害を受けた植物組織は、幹細胞の機能を獲得すると同時に空間位置情報を受容し、適切な位置に適切な組織の再生を行う。しかし、どの細胞が幹細胞化するのか、幹細胞化した細胞が、どのような遺伝子発現を通じて組織を再生しているのか、未解明である。本研究課題では、シロイヌナズナ切断花茎の組織癒合過程、 及び胚軸間接ぎ木接着過程について、レーザーマイクロダイセクション法を用いて部位・組織別に回収した極微量組織からのトランスクリプトーム解析とホルモ ン解析を行い、網羅的かつ定量的な時空間変化を明らかにすることで、ANAC071転写因子ファミリーが傷害組織における「幹細胞化誘導因子」であることを示し、組織再生の時空間的制御系を細胞・分子レベルで明らかにすることを目的として、研究を行う。これまでに、レーザーマイクロダイセクションによって単離したシロイヌナズナ切断花茎の癒合部の細胞を用いたRNA-seq法による網羅的遺伝子発現解析を行い、切断後から癒合が完了する1週間後までの時空間的遺伝子発 現解析を行った。同様に採取した組織からの植物ホルモンの網羅的解析を行い、植物ホルモンの時空間的変化を示した。さらに、ANAC転写因子による維管束組織 の再生・再分化過程を分子レベルで検討するため、胚軸間接ぎ木を用いた組織癒合過程の解析を行った。また、トランスクリプトームのデータベース解析から、 ANACの下流遺伝子を絞り込み、維管束細胞分化誘導系(VISUAL)を用いて、候補遺伝子の維管束分化への関与について評価する実験系を確立し、関連遺伝子の解析を行った。さらに、組織癒合過程における細胞分裂の評価を行うことを目的に、EdUを用いた解析及びレポーター遺伝子を用いた解析をおこなった。有力な遺伝子に関しては、多重変異体や相補実験のための遺伝子組換え体の作出を行った他、培養細胞を用いた実験系の確立も進めた。

研究成果

• [国際共同研究] スウェーデン農業科学大学(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: スウェーデン農業科学大学
• [国際共同研究] Leibniz Institute of Plant Biochemistry(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Leibniz Institute of Plant Biochemistry
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Cambridge
• [国際共同研究] Ghent University/Center for Plant Systems Biology, VIB(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: Ghent University/Center for Plant Systems Biology, VIB
• [国際共同研究] University of Florida(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Florida
• [雑誌論文] Cell-wall damage activates DOF transcription factors to promote wound healing and tissue regeneration in Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang A, Matsuoka K, Kareem A, Robert M, Roszak P, Blob B, Bisht A, De Veylder L, Voiniciuc C, Asahina M, Melnyk CW.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 32 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.cub.2022.02.069.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The simple and rapid quantification method for L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) from plant sprout using liquid chromatography-mass spectrometry. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yumoto E, Yanagihara N, Asahina M.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.21.1126a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatiotemporal plant hormone analysis from cryosections using laser microdissection‐liquid chromatography‐mass spectrometry (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada K, Nakanowatari M, Yumoto E, Satoh S, Asahina M.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 135 ページ: 377-386
  • DOI: 10.1007/s10265-021-01360-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of Auxin Biosynthesis and Transport in the Antheridium and Prothalli Formation in Lygodium japonicum. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohishi N, Hoshika N, Takeda M, Shibata K, Yamane H, Yokota T, Asahina M.
  • 雑誌名: Plants 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3390/plants10122709
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suppression of the Lycopene Cyclase Gene Causes Downregulation of Ascorbate Peroxidase Activity and Decreased Glutathione Pool Size, Leading to H2O2 Accumulation in Euglena gracilis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamaki S, Sato R, Koshitsuka Y, Asahina M, Kodama Y, Ishikawa T, Shinomura T.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.786208.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] WIND transcription factors orchestrate wound-induced callus formation, vascular reconnection and defense response in Arabidopsis (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwase A, Kondo Y, Laohavisit A, Takebayashi A, Ikeuchi M, Matsuoka K, Asahina M, Mitsuda N, Shirasu K, Fukuda H, Sugimoto K
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 232 ページ: 734-752
  • DOI: 10.1111/nph.17594
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 麻酔処理による傷害応答遺伝子、植物ホルモン及び接ぎ木接着に対する影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平山朔也、佐藤良介、柴田恭美、湯本絵美、宮本皓司、阿部友亮、陽川憲、佐藤忍、朝比奈雅志
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会
• [学会発表] シロイヌナズナANAC・DOF転写因子が制御する異所的な維管束細胞分化の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤良介、松岡啓太、柴田恭美、近藤侑貴、佐藤忍、朝比奈雅志
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会
• [学会発表] 組織癒合過程における植物ホルモン・遺伝子発現の時空間的オミックス解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 朝比奈雅志
  • 学会等名: 超分野植物科学研究会第1回研究集会
• [学会発表] INVOLVEMENT OF ANAC071 AND ANAC096 ON THE WOUND-INDUCED CAMBIUM AND XYLEM FORMATION IN INCISED ARABIDOPSIS FLOWERING STEMS. (2021)
  • 著者名/発表者名: Keita Matsuoka, Ryosuke Sato, Yuki Matsukura, Yoshiki Kawajiri, Hiromi Iino, Naoyuki Nozawa, Kyomi Shibata, Yuki Kondo, Shinobu Satoh, Masashi Asahina
  • 学会等名: International Conference on Plant Cell Wall Biology 2021
  • 国際学会
• [学会発表] シロイヌナズナにおける異所的な維管束細胞分化とANAC・DOF転写因子の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐藤良介、大津彗紀、手塚貴裕、生井香帆、大橋智生、柴田恭美、近藤侑貴、佐藤忍、朝比奈雅志
  • 学会等名: 日本植物学会第85回大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおける異所的な維管束細胞分化を制御する転写因子と植物ホルモンの関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 朝比奈雅志、佐藤良介、松岡啓太、柴田恭美、湯本絵美、近藤侑貴、佐藤忍
  • 学会等名: 日本植物形態学会第33回大会
• [学会発表] 麻酔処理による傷害応答遺伝子、植物ホルモン及び接ぎ木接着に対する影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平山朔也、佐藤良介、柴田恭美、湯本絵美、宮本皓司、陽川憲、佐藤忍、朝比奈雅志
  • 学会等名: 第56回植物化学調節学会
• [備考] 植物生理学研究室 （朝比奈雅志研究室）
  • URL: https://www.teikyo-u.ac.jp/faculties/science_tech/labo/bio_science_asahina
• [備考] 帝京大学教員紹介
  • URL: https://www.e-campus.gr.jp/staffinfo/public/staff/detail/1494/32
• [備考] 帝京大学理工学部バイオサイエンス学科
  • URL: https://www.teikyo-u.ac.jp/faculties/science_tech/bio_science