植物の光依存的細胞周期制御と細胞分裂機構

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24570048
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西浜 竜一 京都大学, 生命科学研究科, 講師 (70283455)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 環境応答 / 光受容 / 糖シグナル / 細胞周期 / 細胞質分裂 / 再生 / 苔類ゼニゴケ

研究実績の概要

今年度は、ゼニゴケの再生過程で起こる細胞分裂制御における光の役割について進展があった。コケ植物の高い再生能が、光に大きく依存することが古くから知られていたが、その分子的背景は不明であった。葉状体の頂端部を切除すると、基部側の切断片中肋付近の頂端側かつ腹側の細胞がまず分裂を開始する。このときG1期で停止していた細胞がS期に進入することで細胞周期が再開することがわかった。切断後のS期進入は赤色光により促進され、遠赤色光により抑制された。また培地に糖を加えることで、光条件に関係なくS期進入が促進された。つまり赤色光は、フィトクロムによるシグナリングと光合成の活性化によって、協調的に細胞周期再開を促進することが示唆された。さらに細胞形態の観察から、赤色光はフィトクロムを介して細胞の等方性成長を促進することがわかった。発芽した胞子の発生においても同様の光制御機構を見出した。これらについてJ. Plant Res.誌に報告した。
前年度に得られた、ゼニゴケ細胞質分裂キネシンNACKのノックアウト（KO）相補株nack-KO/proNACK:Citrine-NACKを野生型と交配して得られた胞子について、発芽後の表現型を解析した。約1/4の発芽胞子において細胞が巨大化し、それらは複数の核と不完全細胞板を含んでいたことから、nack-KO単独変異体細胞は細胞質分裂に欠損を示すことが示唆された。さらに交配ではなく、誘導的にnack-KO株を作出できるように、Cre/loxP部位特異的組換え系をゼニゴケの高温誘導性プロモーターおよびglucocorticoid receptorと組み合わせることで、高温と薬剤処理により、漏れが少なくかつ効率的に外来遺伝子を欠失させる手法を開発した（論文投稿中）。

研究成果

• [雑誌論文] Auxin-mediated transcriptional system with a minimal set of components is critical for morphogenesis through the life cycle in Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Ishizaki, K., Kouno, M., Shirakawa, M., Bowman, J.L., Nishihama, R., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: PLOS Genet. 巻: In press ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005084
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phytochrome-mediated regulation of cell division and growth during regeneration and sporeling development in the liverwort Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishihama, R., Ishizaki, K., Hosaka, M., Matsuda, Y., Kubota, A., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 128 ページ: 407-421
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0724-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The carboxyl-terminal tail of the stalk of Arabidopsis NACK1/HINKEL kinesin is required for its localization to the cell plate formation site (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M., Ishibashi, N., Haruta, T., Minami, A., Kurihara, D., Higashiyama, T., Nishihama, R., Ito, M., and Machida, Y.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 128 ページ: 327-336
  • DOI: 10.1007/s10265-014-0687-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] 陸上植物の細胞分裂の光制御とその進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西浜竜一、河内孝之
  • 雑誌名: 植物科学の最前線（BSJ-Review） 巻: 6A ページ: 51-62
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phototropin encoded by a single-copy gene mediates chloroplast photorelocation movements in the liverwort Marchantia polymorpha (2014)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, A., Terai, M., Ishizaki, K., Suetsugu, N., Tsuboi, H., Nishihama, R., Yamato, K.T., Wada, M., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 166 ページ: 411-427
  • DOI: 10.1104/pp.114.245100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-option of a photoperiodic growth-phase transition system during land plant evolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Kubota, A., Kita, S., Ishizaki, K., Nishihama, R., Yamato, K.T., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 5 ページ: 3668
  • DOI: 10.1038/ncomms4668
  • 査読あり
• [学会発表] Essential roles of the cytokinetic kinesin NACK in cell-plate formation in Marchantia polymorpha (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishihama, R., Ishida, S., Matsuda, Y., and Kohchi, T.
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2014
  • 発表場所: Kobe University
  • 年月日: 2014-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] How to deal with essential genes in Marchantia polymorpha? (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishihama, R., Ishida, S., Matsuda, Y., Ishizaki, K., and Kohchi, T.
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2014
  • 発表場所: Kobe University
  • 年月日: 2014-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞板形成に必須なゼニゴケ NACK オーソログの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西浜竜一、石田咲子、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-14
• [学会発表] Photoregulation of of the cell cycle in the liverwort Marchantia polymorpha, an emerging model basal land plant (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishihama, R., Ishizaki, K., and Kohchi, T.
  • 学会等名: Plant Cell Cycle Workshop
  • 発表場所: Institute of Microbiology AS CR, Trebon, Czech Republic
  • 年月日: 2014-06-27
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.plantmb.lif.kyoto-u.ac.jp