維管束幹細胞の発生運命制御機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23227001
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 福田 裕穂 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10165293)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 成長生理 / 植物 / 発生・分化

研究実績の概要

本研究の目的は、植物成長の鍵となる植物メリステムの組織構築機構を、幹細胞の発生運命制御の解明を通して明らかにすることにある。今年度は、TDIF機能を中心に維管束幹細胞の維持機構と、維管束幹細胞の成立機構、さらには維管束幹細胞からの木部細胞分化機構を、以下に示す３つの観点から解析した。

１．WOX4の下流因子の解明：　WOX4ターゲット候補遺伝子について、その機能をT-DNA挿入変異体を用いて解析したが、顕著な表現型は得られなかった。そこで、更なるターゲット遺伝子の探索のために、チップシークエンスを行うこととし、その準備を行った。
２．ブラシノステロイドシグナル伝達とTDIFシグナル伝達のクロストークの解析：　ブラシノステロイドシグナルとTDIFがGSK3-BES1経路を介してクロストークすることが明らかになったので、これらの２つのシグナル系がどのようにGSK3-BES1経路の制御を行っているのかを、BES1ファミリーを中心に解析した。その結果、２重変異体の作出に成功した。
３．leaf disk培養を用いた維管束幹細胞成立の解析：　私たちが昨年までに開発したleaf disk培養系では、葉肉細胞から維管束幹細胞の分化を経て、木部細胞・篩部細胞が分化する。そこで、この実験系を用いて、マイクロアレー解析を行い、葉肉細胞から維管束幹細胞への分化に関わる新規因子の同定を行った。その結果、多くの新規の遺伝子が同定され、そのうちには、NACタイプの転写因子も含まれていた。また、維管束細胞成立の研究において、新規のシグナル伝達分子の同定に成功した。

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

３つの課題とも順調に成果が出ており、とりわけ、「３」に関しては、新規の因子の同定に成功した。

今後の研究の推進方策

今後、維管束幹細胞の維持機構、維管束幹細胞の成立機構、維管束幹細胞からの木部細胞分化機構の解明を、特にleaf disk培養を中心にして進め、そのシグナル伝達のアウトラインを明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] A novel system for xylem cell differentiation in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Fujita, T., Sugiyama, M., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Mol. Plant 巻: 8 ページ: 612-621
  • DOI: 10.1093/mp/ssu122
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel coiled-coil proteins regulate exocyst association with cortical microtubules in xylem cells via conserved oligomeric Golgi-complex 2 protein. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oda, Y. Iida, Y., Ebine, K., Ueda, T., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 ページ: 277-286
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu197
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] VAN4 encodes a putative TRS120 that is required for normal cell growth and vein development in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naramoto, S., Nodzynski, T., Dainobu, T., Takatsuka, H., Okada, T., Friml, J., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: 750-763
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu012
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plant GSK3s regulate stem cell differentiation downstream of TDIF-TDR signalling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Ito, T., Nakagami, H, Hirakawa, Y., Saito, M., Tamaki, T., Shirasu, K., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Nature Com. 巻: 5 ページ: 3504
  • DOI: 10.1038/ncomms4504
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Insights into the localization and function of the membrane trafficking regulator GNOM ARF-GEF at the Golgi apparatus in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naramoto, S., Otegui, M. S., Kutsuna N., de Rycke, R., Dainobu, T., Karampelias, M., Fujimoto, M., Feraru, E., Miki, D., Fukuda, H., Nakano, A. and Friml, J.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 ページ: 3062-3076
  • DOI: 10.1105/tpc.114.125880
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CLE6 expression recovers gibberellin deficiency to promote shoot growth in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bidadi, H., Matsuoka, K., Sage-Ono, K., Fukushima, J., Pitaksaringkarn, W., Asahina, M., Yamaguchi, S., Sawa, S., Fukuda, H., Matsubayashi, Y., Ono, M., and Satoh, S.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 78 ページ: 241-252
  • DOI: 10.1111/tpj.12475
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A bHLH complex activates vascular cell division via cytokinin action in root apical meristem. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K., Saegusa, M., Iwamoto, K., Oda, Y., Katayama, H., Kojima. M., Sakakibara, H., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 24 ページ: 2053-2058
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.07.050
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterotrimeric G proteins control stem cell proliferation through CLAVATA signaling in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishida, T. Tabata, R., Yamada, M., Aida, M., Mitsumasu, K., Fujiwara, M., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Higuchi, M., Tsuji, H., Shimamoto, K., Hasebe, M., Fukuda, H., and Sawa, S.
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 15 ページ: 1202-1209
  • DOI: 10.15252/embr.201438660
  • 査読あり
• [雑誌論文] 134Cs and 137Cs levels in a grassland, 32 km northwest of the Fukushima 1 Nuclear Power Plant, measured for two seasons after the fallout. (2014)
  • 著者名/発表者名: Terashima, I., Shiyomi, M., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 127 ページ: 43-50
  • DOI: 10.1007/s10265-013-0608-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] As plant scientists who faced the Fukushima nuclear disaster. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mimura, T., Fujiwara, T., and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 127 ページ: 3-4
  • DOI: 10.1007/s10265-013-0606-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation of vascular development. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K. and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Physiol. Plant. 巻: 151 ページ: 142-146
  • DOI: 10.1111/ppl.12111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regulation of xylem cell fate. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Tamaki, T. and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Sci. 巻: 5 ページ: 315
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00315
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Emerging roles of small GTPases in secondary cell wall development. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oda Y, Fukuda H.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Sci. 巻: 5 ページ: 428
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00428
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Endogenous peptide ligand-receptor systems for diverse signaling networks in plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Endo S, Betsuyaku S, Fukuda H.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol. 巻: 21 ページ: 140-146
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2014.07.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Xylem. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohashi-Ito, K. and Fukuda, H.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 24 ページ: R1149
  • 査読あり
• [学会発表] Regulation of vascular stem cell fates by a peptide and a steroid hormone. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H.
  • 学会等名: The 38th Naito Conference on Molecular-based biological systems.
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulatory mechamisms controlling vascular stem cell differentiation -- Elucidation of TDIF-TDR signaling cascade --. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y. and Fukuda, H.
  • 学会等名: The 38th Naito Conference on Molecular-based biological systems.
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] Polarized localization of PIN-FORMED2 (PIN2) auxin efflux carrier protein and its microdomain formation in plant cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naramoto, S., Furutani, M., Langowski, L., Li, H., Fukuda, H., Friml, J., Tasaka, M., and Nakano, A.
  • 学会等名: The 38th Naito Conference on Molecular-based biological systems.
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] The molecular basis of secondary cell wall patterning: self-organization by the dynamic interplay between Rho GTPase and cortical cytoskeleton. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oda, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., and Fukuda, H.
  • 学会等名: The 38th Naito Conference on Molecular-based biological systems.
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] Divergent functions of CLE peptides: from cell fate determination to the regulation of high temperature resistance. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H.
  • 学会等名: 2nd European Workshop on Peptide Signalling in Plants
  • 発表場所: Regensburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Intracellular signalling governing vascular stem cell fates. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H. and Kondo, Y.
  • 学会等名: Plenary symposium “Plant Signaling” American Society of Plant Biology Annual Meeting
  • 発表場所: Oregon, USA
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plant GSK3s regulate xylem cell differentiation downstream of TDIF-TDR signaling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H.
  • 学会等名: Mini symposium “Recent Advances in Plant and Microbial Biology” IPMB
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2014-06-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Plant cell wall patterning and cell shape (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H (ed.)
  • 総ページ数: 415
  • 出版者: Wiley-Blackwell publishing
• [備考] 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
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seigyo/lab.html