開花・結実が導く植物個体死の制御因子Deathホルモンの同定と生理的基盤の理解

植物开花结果诱导死亡调节剂死亡激素的鉴定及其生理基础

• 批准号: 19J00658
• 负责人: 平川 健
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00658/
• 关键词: 花発生; 老化; DNA損傷応答; エピジェネティクス

植物の一生は種子の発芽から始まり、栄養成長から生殖成長への相転換を経て、種子を残してその生涯を終える。その中でも花の開花・結実は、特定の植物種において個体死と直接つながっている。例えば、花・果実を切除し続けると植物の寿命は伸びる一方で、どんなに栄養を供給し続けても枯死は免れない。これらの知見から、花由来の植物個体死の制御因子「Deathホルモン」仮説が約40年以上前に提唱されたが、未だ分子実態の同定には至っていない。その大きな理由としては、花で産生されるDeathホルモンが極微量であることが挙げられる。そこで本研究では、花の開花を人為的に操作できるシロイヌナズナ一斉開花系を用いて、Deathホルモンを高感度に探索・同定することを目的とした。また、動物では老化に伴いストレス応答能が低下することが報告されている。興味深いことに、人為的にストレス応答能の低下を抑制することで寿命が伸びることも明らかにされており、ストレス応答能と個体寿命には密接な関係があることがわかる。そこで本研究では、申請者がこれまで取り組んできたDNA損傷応答に注目し、植物個体死におけるDNA損傷応答の機能的意義の解明にも取り組む。1.植物個体死の制御因子Deathホルモンの同定シロイヌナズナ一斉開花系において花発生を高度に同調できる実験系の検討を行った。その結果、通常の生育温度よりも低温で培養すると同調率が向上することがわかった。2.植物個体死におけるDNA損傷応答の機能的意義の解明動物の老化に伴うストレス応答能の低下にはヒストン修飾を介したエピジェネティック制御が重要な役割を果たす。そこで、DNA損傷応答に異常を示すシロイヌナズナのエピジェネティック因子変異体を逆遺伝学的スクリーニングにより探索した。その結果、DNA二本鎖切断に対して低感受性を示すヒストン脱メチル化酵素(HDM)変異株を同定した。

植物的生命始于种子的发芽，经历从营养生长到生殖生长的相变，并以留下种子结束其生命。其中，开花和结果与某些植物物种的个体死亡直接相关。例如，如果你继续摘除花和果实，植物的寿命会延长，但无论你继续提供多少营养，它仍然会死亡。基于这些发现，40多年前就提出了“死亡激素”的假说，这是一种来自花的植物死亡调节剂，但其分子物质尚未被鉴定。造成这种情况的一个主要原因是花朵中产生的死亡激素极少。因此，在本研究中，我们旨在利用拟南芥同时开花系统来寻找和鉴定高灵敏度的死亡激素，在该系统中可以人工操纵开花。此外，据报道，动物的应激反应能力随着年龄的增长而降低。有趣的是，也有研究表明，人为抑制应激反应能力的下降可以延长寿命，这表明应激反应能力与个体寿命之间存在着密切的关系。因此，在本研究中，我们将重点关注申请人一直在研究的DNA损伤反应，并致力于阐明DNA损伤反应在植物个体死亡中的功能意义。 1. 死亡激素的鉴定，它是个体植物死亡的调节剂。我们研究了一种可以在拟南芥同步开花系统中高度同步花朵发育的实验系统。结果发现，当在低于正常生长温度的温度下培养时，同步率提高。 2.阐明DNA损伤反应在植物个体死亡中的功能意义通过组蛋白修饰进行的表观遗传控制在动物与衰老相关的应激反应能力下降中发挥着重要作用。因此，我们利用反向遗传筛选来寻找在DNA损伤反应中表现出异常的拟南芥表观遗传因子突变体。结果，我们鉴定出了一种对 DNA 双链断裂不太敏感的组蛋白去甲基化酶 (HDM) 突变体。

项目成果

奈良先端科学技術大学院大学 先端技術研究科 バイオサイエンス領域 花発生分子遺伝学研究室

奈良科学技术大学先端技术研究科生物科学系花发育分子遗传学研究室

Characterization of DNA Repair Foci in Root Cells of Arabidopsis in Response to DNA Damage

拟南芥根细胞 DNA 损伤响应中 DNA 修复灶的表征

• DOI: 10.3389/fpls.2019.00990
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 5.6
• 作者: Hirakawa Takeshi;Matsunaga Sachihiro
• 通讯作者: Matsunaga Sachihiro

植物ゲノム安定性の維持における細胞核構造の制御機構

细胞核结构维持植物基因组稳定性的控制机制

• 发表时间: 2019
• 作者: 平川健;松永幸大
• 通讯作者: 松永幸大

CNRS(フランス)

法国国家科学研究中心（CNRS）

LSD1-LIKE1-Mediated H3K4me2 Demethylation Is Required for Homologous Recombination Repair

同源重组修复需要 LSD1-LIKE1 介导的 H3K4me2 去甲基化

• DOI: 10.1104/pp.19.00530
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 7.4
• 作者: Hirakawa Takeshi;Kuwata Keiko;Gallego Maria E.;White Charles I.;Nomoto Mika;Tada Yasuomi;Matsunaga Sachihiro
• 通讯作者: Matsunaga Sachihiro