植物分化全能性を支えるＲＮＡ代謝制御系の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24770052
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 大谷 美沙都 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (60435633)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: RNA代謝 / 分化全能性 / 脱分化 / 器官再生 / snRNA

研究実績の概要

本研究では、植物細胞の分化全能性発現に重要なRNA代謝制御系を明らかにするため、①RNA代謝制御関連因子の逆遺伝学的解析、および②ノンコーディングRNAを介した分化全能性制御機構の解析、を中心に解析を行ってきた。最終年度には、rRNA（リボゾームRNA）生合成経路に関して逆遺伝学的解析を行い、rRNA生合成に関わる因子に関する変異体の全てが脱分化に異常を示すわけではなく、特定の過程の変異がとくに強く影響することを明らかにした。さらに、核内ノンコーディングRNAの一種であるsnRNAの転写制御活性について、脱分化や器官再生時には芽生え発生よりもより高い活性が要求されることを明らかにし、分化全能性発現時におけるRNA代謝制御の重要性を改めて示すことに成功した。また、野生型およびRNA代謝制御関連変異体の脱分化およびシュート再生過程におけるゲノムワイドトランスクリプトーム解析を行い、RNA代謝動態に関する基礎データを取得した。
以上および研究期間全体の成果から、植物細胞ではRNA代謝制御系がそれぞれ異なる重みをもって分化全能性発現制御に関与していることが示された。これは、植物分化全能性を利用したクローン増殖技術の分子基盤という意味で、非常に重要な基礎的知見であると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Cell dedifferentiation and organogenesis in vitro require more snRNA than does seedling development in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M, Takebayashi A, Hiroyama R, Xu B, Kudo T, Sakakibara H, Sugiyama M, Demura T
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 ページ: 371-380
  • DOI: doi: 10.1007/s10265-015-0704-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arabidopsis NAC domain proteins VND-INTERACTING1 and ANAC103 interact with multiple NAC domain proteins. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M, Nagahage ISP, Ohtani M, Ishikawa T, Uchimiya H, Kawai-Yamada M, Demura T
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: doi: 10.5511/plantbiotechnology.15.0208a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of RNA metabolism is important for in vitro dedifferentiation of plant cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 ページ: 361-369
  • DOI: DOI: 10.1007/s10265-015-0700-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NAC-MYB-based transcriptional regulation of secondary cell wall biosynthesis in land plants. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakano Y, Yamaguchi M, Endo H, Rejab NA, Ohtani M
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 6 ページ: 288
  • DOI: doi: 10.3389/fpls.2015.00288
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multiple classes of transcription factors regulate the expression of VASCULAR-RELATED NAC-DOMAIN7, a master switch of xylem vessel differentiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Endo H, Yamaguchi M, Tamura T, Nakano Y, Nishikubo N, Yoneda A, Kato K, Kubo M, Kajita S, Katayama Y, Ohtani M, Demura T
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 ページ: 242-254
  • DOI: doi: 10.1093/pcp/pcu134
  • 査読あり
• [学会発表] Roles of snRNA cap hypermethylation in plant development (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyama R, Demura T, Ohtani M
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物における発生段階依存的な小分子RNA産生活性の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田原緑、大谷美沙都、金勝一樹、森山裕充、福原敏行
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物発生におけるsnRNAキャップトリメチル化の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大谷美沙都
  • 学会等名: 第4回植物RNA研究者ネットワークシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-01-19 – 2015-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] Cell dedifferentiation and organogenesis in vitro require more snRNA than does seedling development in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M, Takebayashi A, Hiroyama R, Xu B, Kudo T, Sakakibara H, Sugiyama M, Demura T
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Critical roles of snRNP biogenesis for spliceosome formation in plant regeneration (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M
  • 学会等名: Post-transcriptional Gene Expression Regulation in Plants
  • 発表場所: Poznan (Poland)
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-02
• [備考] 植物RNA研究ネットワーク
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~yukako/RNA/
• [産業財産権] カルス誘導剤及びカルス誘導方法 (2014)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
  • 権利者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-117832
  • 出願年月日: 2014-06-06