本領域では植物幹細胞の特性を理解し、その増殖性や多能性の維持に必須な制御システムを解明する。
植物科学分野に幹細胞生物学を創成し、植物生存の永続性や旺盛な繁殖力を分子レベルで理解するための研究基盤を構築する。

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H30-H31年度の公募研究班の研究テーマにつきましては、こちらのリンクよりご覧ください。

A02：公募研究班 (R2-R3年度)

コケ植物から解き明かす植物幹細胞に特有の動作原理

研究代表者

藤田　知道

北海道大学大学院理学研究院

[研究内容]
コケ植物ヒメツリガネゴケの原糸体では細胞が露出しており、頂端幹細胞の増殖過程を生きたまま観察することができる。本研究ではこの過程を研究し、植物幹細胞に特有の極性形成や不等分裂制御機構の解明を目指す。このため原糸体頂端幹細胞の不等分裂の鍵となり、液胞や細胞壁などの制御に関わる植物特異的転写因子に着眼しその分子機構を研究する。また環境変化に応じて頂端幹細胞の不等分裂と等分裂が可逆的に切り替わるしくみを植物特有の膜タンパク質に注目し研究する。さらに、原形質連絡を介した位置情報の制御機構と幹細胞の運命変換の関係を研究する。本研究により、植物幹細胞の増殖、維持に重要な植物特有の動作原理の一端が明らかになるものと期待される。

多能性幹細胞傷害後のクロマチン変換とDNA損傷発生および修復経路の解明

研究代表者

柴田　淳史

群馬大学未来先端研究機構

[研究内容]
植物幹細胞は多能性の維持において独自のゲノム安定化制御システムを有している。植物幹細胞はDNA損傷に対して高感受性を示すが、DNA損傷発生から細胞死に至るまでの修復経路およびシグナル応答は多くが未解明である。これまでの研究から、植物幹細胞がDNA損傷を受けた際、オーキシン発現量の低下に伴うクロマチン弛緩が発生することが明らかになりつつある。またそのクロマチン弛緩がDNA損傷発生量を増大させると考えられているが、その分子機構は未だ明らかとされていない。そこで本研究では、DNA損傷発生とその修復経路に影響を与えるクロマチンリモデリングについて分子レベルで解析することで、植物幹細胞特有のゲノム維持機構の統合的理解に迫る。

植物の幹細胞新生を統御する分子ネットワークの解明

研究代表者

下遠野　明恵

東京大学大学院理学系研究科

[研究内容]
幹細胞は自己複製能と多分化能をもつ特殊な細胞であり、細胞系譜の要として極めて重要な役割を持つ。動物とは異なり、植物は分化細胞から幹細胞を誘導することが可能な優れたリプログラミング能を有するが、具体的にどのような分子挙動の変遷を経て幹細胞が新生されるのかといった仕組みについて未だ不明な点が多い。本研究では、幹細胞新生をin vivoで誘発できる植物特異的な転写因子複合体の機能を利用して、植物体細胞のリプログラミングから幹細胞新生に至るまでの細胞内イベントの変遷をゲノムワイドな発現およびクロマチン構造解析を通して解明することを目指す。

内鞘細胞幹細胞性原理の解明

研究代表者

柿本　辰男

大阪大学大学院理学研究科

[研究内容]
シロイヌナズナでは、道管側内鞘細胞(Xylem pole pericycle cell: XPP細胞)はオーキシン濃度の上昇に応答して細胞の分裂を開始し、側根原基を作り出す。XPPはオーキシンに応答した細胞分裂能を維持しているが、側根形成時以外は静止している。オーキシンに応答した細胞分裂能は、XPPに特異的である。側根原基形成の研究は盛んに行われているが、内鞘細胞のみが持つ側根原基形成のコンピテンシーに関する研究はほとんどない。本研究では、XPPの細胞周期のステージを明確にし、XPPの幹細胞性を与える鍵因子と転写ネットワークを解明することを目的とする。

花幹細胞の増殖抑制におけるオーキシンの作用機序

研究代表者

伊藤　寿朗

奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科

[研究内容]
植物は種子を形成するために、花において旺盛な幹細胞の増殖活性を自ら停止し、生殖器官を分化させる。本提案研究は、シロイヌナズナ花幹細胞の増殖抑制過程における植物ホルモンオーキシンの作用機序の解明をめざす。これまでに申請者は、花発生における幹細胞の2つの制御因子SUPとＣＲＣが、オーキシン量の調節に作用していることを示してきたが、オーキシンの幹細胞制御における作用機構は未解明のままである。本提案では、花幹細胞の終結時における発生時期特異的なオーキシンのダイナミクス、下流の遺伝学的な経路、細胞生物学的な機能を明らかにすることで、オーキシンの作用機構を解明する。

イネ介在分裂組織における幹細胞の検証と細胞未分化性制御機構の研究

研究代表者

津田　勝利

国立遺伝学研究所

[研究内容]
イネ科植物の茎の節間基部には介在分裂組織（intercalary meristem: IM）が存在する。IMはタケに見られるような劇的な節間伸長を可能とし、また草丈を制御するための育種上重要な標的となってきた。しかし、その成長制御の基盤となるIMの発生メカニズムの理解は進んでいない。本研究では、①発生過程を通じた節間部位・ステージ別トランスクリプトーム解析による節間構成組織の分子レベルでの特徴付け、②IM構成細胞の起源の解明と幹細胞やニッチの存在の検証、③幹細胞未分化性を司る因子群のIMにおける機能解析をおこない、IM発生メカニズムの解明を目指す。