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2019 年度 実績報告書

植物の栄養繁殖をモデルとした再生と幹細胞性の維持機構の解明

公募研究

研究領域植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理
研究課題/領域番号 18H04844
研究機関京都産業大学

研究代表者

木村 成介  京都産業大学, 生命科学部, 教授 (40339122)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード再生 / 幹細胞 / 栄養繁殖
研究実績の概要

アブラナ科のRorippa aquaticaは、ちぎれた葉の根元側からの再生により繁殖する。この過程には特別な条件は必要なく、水分状況さえ適切であれば、葉の切断に応答して植物体が再生する。これは、葉の一部の細胞が幹細胞性を維持しており、切断などの外的刺激に応答して幹細胞の増殖が再開するからであると考えられる。本研究では、R. aquaticaの葉の断片からの再生をモデルとして、植物の再生や多能性幹細胞の維持・増殖のメカニズムを明らかにすることを目指した。主な成果は以下の通りである。
葉片からの再生と幹細胞性維持機構の解析:再生過程の経時的なRNA-seq解析の結果と、植物ホルモンの網羅的定量解析から、再生の初期にはオーキシンとジベレリン、後期のシュートの再生にはサイトカイニンが重要であることがわかった。また、再生の誘導に必要な遺伝子ネットワークを同定するため、葉からの再生をしないシロイヌナズナとの比較トランスクリプトーム解析を行った。
新奇器官である再生繁殖芽の解析: R. aquaticaの茎生葉の葉柄の基部には、腋芽とは別に栄養繁殖に利用される芽(再生芽)がついており、茎生葉が花茎から離脱すると成長して栄養繁殖する。このような再生芽の存在は珍しいため、形態学的な解析を行った。また、RNA-seq解析により、離脱による器官成長の誘導機構について解析した。
植物の再生促進因子の探索と応用:葉片をMS培地に置床すると、普段は再生してこない葉片の先端部側からの再生が促進されることがわかっていたので、MS培地中に含まれる再生促進因子を同定した。また、ケミカルライブラリーから、植物の再生や幹細胞製の維持に影響を与える化合物を探索するためのスクリーニングを準備した。
なお、当初、学会等への参加のための旅費の執行を予定していたが、新型コロナウイルスの影響で中止になったため、未使用金が生じた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] エジンバラ大学/Warwick University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      エジンバラ大学/Warwick University
  • [雑誌論文] Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) promote growth and ameliorate salinity stress effects on essential oil profile and biochemical attributes of Dracocephalum moldavica2020

    • 著者名/発表者名
      Gohari Gholamreza、Mohammadi Asghar、Akbari Ali、Panahirad Sima、Dadpour Mohammad Reza、Fotopoulos Vasileios、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-57794-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of Autophagy on Gene Expression and Tapetal Programmed Cell Death During Pollen Development in Rice2020

    • 著者名/発表者名
      Hanamata Shigeru、Sawada Jumpei、Ono Seijiro、Ogawa Kazunori、Fukunaga Togo、Nonomura Kenichi、Kimura Seisuke、Kurusu Takamitsu、Kuchitsu Kazuyuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00172

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ERdj3B-mediated quality control maintains anther development at high temperatures2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Masaya、Uji Shuhei、Sugiyama Tomoyuki、Sakamoto Tomoaki、Kimura Seisuke、Endo Toshiya、Nishikawa Shuh-ichi
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1104/pp.19.01356

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of an Agrobacterium mediated transformation protocol for the detection of cytokinin in the heterophyllous plant Hygrophila difformis (Acanthaceae)2020

    • 著者名/発表者名
      Gaojie Li, Shiqi Hu, Jingjing Yang, Xuyao Zhao, Seisuke Kimura, Elizabeth A. Schultz, Hongwei Hou
    • 雑誌名

      Plant Cell Reports

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Root-knot nematodes modulate cell walls during root-knot formation in Arabidopsis roots2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishida, Reira Suzuki, Satoru Nakagami, Takeshi Kuroha, Shingo Sakamoto, Miyuki T. Nakata, Ryusuke Yokoyama, Seisuke Kimura, Nobutaka Mitsuda, Kazuhiko Nishitani, Shinichiro Sawa
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reprograming of the developmental program of Rhus javanica during initial stage of gall induction by Schlechtendalia chinensis2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Hirano, Seisuke Kimura, Tomoaki Sakamoto, Ayaka Okamoto, Takumi Nakayama, Yoshihito Suzuki, Issei Ohshima, Masa H. Sato
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative transcriptome analysis of galls from four different host plants suggests the molecular mechanism of gall development2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda Seiji、Yoza Makiko、Amano Taisuke、Ohshima Issei、Hirano Tomoko、Sato Masa H.、Sakamoto Tomoaki、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 14 ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0223686

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Basis for Natural Vegetative Propagation via Regeneration in North American Lake Cress, Rorippa aquatica (Brassicaceae)2019

    • 著者名/発表者名
      Amano Rumi、Nakayama Hokuto、Momoi Risa、Omata Emi、Gunji Shizuka、Takebayashi Yumiko、Kojima Mikiko、Ikematsu Shuka、Ikeuchi Momoko、Iwase Akira、Sakamoto Tomoaki、Kasahara Hiroyuki、Sakakibara Hitoshi、Ferjani Ali、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 ページ: 353~369

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz202

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Rorippa aquatica染色体レベルゲノムアセンブリと比較解析2020

    • 著者名/発表者名
      坂本智昭、坂本卓也、松永幸大、木村成介
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Rorippa aquaticaの栄養繁殖におけるシュート再生機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      小俣恵美、天野瑠美、池松朱夏、桃井理沙、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 水陸両生アブラナ科植物 Rorippa aquaticaの水没に応答した迅速な気孔形成抑制のメカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、馬瀬樹志、野口楓子、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Ab-GALFA 法を用いたヌルデの虫こぶ形成機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      中山拓己、斉藤悠馬、大島一正、鈴木義人、木村成介、松浦恭和、池田陽子、武田征士、平野朋子、 佐藤雅彦
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] アブラナ科 Rorippa aquaticaにみられる傷害誘導性の再生メカニズムの解析2020

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、桃井理沙、小俣恵美、中原大河、池松朱夏、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] The relationship between phytohormone and plant regeneration in nature in North American lake cress (Rorippa aquatica)2019

    • 著者名/発表者名
      Rumi Amano, Hokuto Nakayama, Risa Momoi, Emi Omata, Shizuka Gunji, Yumiko Takebayashi, Tomoaki Sakamoto, Hiroyuki Kasahara, Ali Ferjani, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of SOG1 overexpression on DNA damage response in meristematic tissue2019

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Okamoto Yoshiyama, Naoki Aoshima, Naoki Takahashi, Tomoaki Sakamoto, Masaaki Umeda, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
    • 国際学会
  • [学会発表] Discovery of a novel meristematic organ on the cauline leaf for natural vegetative reproduction of Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Shuka Ikematsu, Ami Sasaki, Rumi Amano, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
    • 国際学会
  • [学会発表] Plant regeneration in nature: Studies on natural vegetative propagation2019

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Kimura
    • 学会等名
      International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Differential gene expression analysis of Arabidopsis seedlings reveals potential involvement of 2-phnylacetic acid in hormone crosstalk2019

    • 著者名/発表者名
      Sam Cook, Seisuke Kimura, Hiroyuki Kasahara
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Plant Growth Substances
    • 国際学会
  • [学会発表] RNA-seqを用いたゴール形成種-非形成種間での転写産物の比較2019

    • 著者名/発表者名
      天野泰輔、Antoine Guiguet、濱谷昭寿、坂本 智昭、木村成介、大島一正
    • 学会等名
      日本進化学会第21回大会
  • [学会発表] アブラナ科植物Rorippa aquaticaの水中適応に伴う、茎生葉上の新奇分裂組織を用いた栄養繁殖2019

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、佐々木亜美、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本育種学会第136回講演会ワークショップ「植物の生殖と環境・ストレス」
    • 招待講演
  • [学会発表] Comprehensive transcriptome analyses of galls from four different host plants suggest common process for gall development2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Takeda, Makiko Yoza, Taisuke Amano, Issei Oshima, Tomoko Hirano, Masa H. Sato, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      The 5 th Joint Symposium on “Basic and Applied Studies of Plant Natural Products for Agriculture and Human Health”
    • 国際学会
  • [学会発表] アブラナ科Rorippa aquaticaの栄養繁殖に影響を及ぼす要因2019

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、小俣恵美、中原大河、池松朱夏、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本植物形態学会第31回大会
  • [学会発表] Rorippa aquaticaの栄養繁殖に見られるサイトカイニン応答2019

    • 著者名/発表者名
      小俣恵美、天野瑠美、桃井理沙、池松朱夏、榊原均、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
  • [学会発表] 古倍数性アブラナ科植物 Rorippa aquaticaの染色体レベルゲノムアセンブリ2019

    • 著者名/発表者名
      坂本智昭、坂本卓也、松永幸大、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
  • [学会発表] 水陸両生植物Rorippa aquaticaにおける水没に応答した気孔形成抑制メカニズムの解析2019

    • 著者名/発表者名
      馬瀬樹志,野口楓子,池松朱夏,坂本智昭,木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
  • [学会発表] アブラナ科Rorippa aquaticaにみられる傷害誘導性の再生機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、桃井理沙、小俣恵美、池松朱夏、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
  • [学会発表] アブラナ科植物Rorippa aquaticaの茎生葉上の新奇分裂組織を用いた栄養繁殖2019

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、佐々木亜美、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
  • [学会発表] Developmental and molecular studies on wound-induced regeneration of Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Rumi Amano, Hokuto Nakayama, Risa Momoi, Shizuka Gunji, Yumiko Takebayashi, Shuka Ikematsu, Tomoaki Sakamoto, Hiroyuki Kasahara, Ali Ferjani, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Frontiers in plant environmental response research: local signaling, long-distance communication and memory for developmental plasticity
    • 国際学会
  • [学会発表] The suppression mechanism of stomatal development under submerged condition in Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsushi Umase, Fuko Noguchi, Shuka Ikematsu, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Frontiers in plant environmental response research: local signaling, long-distance communication and memory for developmental plasticity
    • 国際学会
  • [学会発表] Developmental analysis of the origin of cauline leaf propagules for vegetative reproduction of Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Shuka Ikematsu, Ami Sasaki, Rumi Amano, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Frontiers in plant environmental response research: local signaling, long-distance communication and memory for developmental plasticity
    • 国際学会
  • [学会発表] Chromosome level genome assembly of palaeopolyploid plant Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Sakamoto, Takuya Sakamoto, Sachihiro Matsunaga, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Frontiers in plant environmental response research: local signaling, long-distance communication and memory for developmental plasticity
    • 国際学会
  • [学会発表] 水中への適応形質としての異形葉性と栄養繁殖:非モデル植物のオミクス解析2019

    • 著者名/発表者名
      木村成介
    • 学会等名
      バイオインフォマティクス教育セミナー2019
    • 招待講演
  • [学会発表] 環境に応じて変身する植物:Rorippa aquaticaの異形葉性の研究2019

    • 著者名/発表者名
      木村成介
    • 学会等名
      第57回植物バイテクシンポジウム「変身する生き物、変身させる生き物」
    • 招待講演
  • [備考] 研究代表者者のホームページ

    • URL

      https://www.seisukekimura.com

  • [備考] 挿し木などに応用される植物の生殖方法「栄養繁殖」のメカニズムを解明

    • URL

      https://www.u-presscenter.jp/2019/12/post-42886.html

  • [備考] つくばサイエンスニュース「わかる科学」 「ちぎれた葉から、どのようにクローン個体が再生されるのか?」

    • URL

      http://www.tsukuba-sci.com/

  • [備考] 京産大など、クローン再生過程における植物ホルモンの働きを解明

    • URL

      http://tenbou.nies.go.jp/news/jnews/detail.php?i=28308

  • [備考] 「栄養繁殖」の仕組み解明 植物ホルモンが働き―京都産大など

    • URL

      https://www.jiji.com/jc/article?k=2019112200319&g=soc

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公開日: 2021-01-27  

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