根毛細胞の可塑的な伸長成長を支える転写制御ネットワークの解明

阐明支持根毛细胞塑性伸长生长的转录调控网络

• 批准号: 16J07464
• 负责人: 柴田 美智太郎
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07464/
• 关键词: 転写制御ネットワーク; 根毛; 環境応答; 転写因子; 遺伝子制御ネットワーク

根毛は、植物の根の表面にある毛のような組織である。根の表面積を大きくすることで、土壌からの水や栄養素の効率的な吸収に寄与する。根毛の長さは植物の生育する環境に応答し、一般に栄養が豊富な環境では根毛の成長が抑制され、逆に栄養が不足している環境下は根毛の成長が促進される。すなわち、植物は自身の置かれた環境に対して適切な長さを調節していると考えられる。一方で、その分子機構の多くは未解明である。本研究では、その根毛の柔軟な成長制御機構を転写制御という観点から明らかにするために、転写因子による根毛の成長制御機構の解明を行ってきた。本研究の初年度では、根毛の成長を制御する転写因子のスクリーニングを実施し、未解明の転写因子-遺伝子の制御関係を多数見出した。そして二年目では、GTL1というトリヘリックス型の転写因子に着目した解析を行い、GTL1がRSL4という転写因子の発現を抑制することで根毛の成長を負に制御することを明らかとした (Shibata et al., 2018)。最終年度となる3年目では、初年度に行ったスクリーニングのさらなる検証を進め、根毛のリン酸飢餓応答に重要な役割を担う転写因子を同定したほか、様々な環境シグナルを統合する役割を担う転写因子を発見した。これらの転写因子はまさしく本研究で同定を目指す環境シグナルに応答し根毛の成長を制御する転写因子であり、本研究計画が期待通り進行したことを示している。さらに３年間の集大成として、自分自身の研究成果だけでなく根毛の成長制御に関わる転写因子および転写制御について網羅したレビューを書き上げて発表した（Shibata & Sugimoto, 2019）。

根毛是植物根部表面的毛发状组织。通过增加根的表面积，它们有助于有效吸收土壤中的水分和养分。根毛的长度与植物生长的环境有关；一般来说，在营养丰富的环境中，根毛的生长受到抑制，反之，在营养缺乏的环境中，根毛的生长得到促进。换句话说，植物被认为会调整自己的长度以适应环境。另一方面，其许多分子机制仍然未知。本研究阐明了转录因子介导的根毛生长调控机制，旨在从转录调控的角度阐明灵活的根毛生长调控机制。在这项研究的第一年，我们对控制根毛生长的转录因子进行了筛选，发现了转录因子与基因之间许多未知的调控关系。第二年，我们针对一种名为 GTL1 的三螺旋转录因子进行了分析，发现 GTL1 通过抑制一种名为 RSL4 的转录因子的表达来负向调节根毛生长（Shibata et al. al., 2018）。第三年也是最后一年，我们进一步验证了第一年的筛选，鉴定出了一个在根毛磷酸盐饥饿反应中发挥重要作用的转录因子，以及一个在整合各种环境中发挥作用的转录因子。发现了转录因子。这些转录因子正是我们在本研究中旨在识别的转录因子，它们响应环境信号来控制根毛生长，并且本研究表明该研究项目的进展符合预期。此外，作为三年的成果，我撰写并发表了一篇评论，不仅涵盖了我自己的研究成果，还涵盖了控制根毛生长的转录因子和转录调控（Shibata & Sugimoto，2019）。

项目成果

A gene regulatory network for root hair development

• DOI: 10.1007/s10265-019-01100-2
• 发表时间: 2019-05-01
• 期刊: JOURNAL OF PLANT RESEARCH
• 影响因子: 2.8
• 作者: Shibata, Michitaro;Sugimoto, Keiko
• 通讯作者: Sugimoto, Keiko

Root hair development of Arabidopsis in response to environmental demands

拟南芥根毛发育响应环境需求

• 发表时间: 2016
• 作者: Michitaro Shibata;Christian Breuer;Ayako Kawamura;Bart Rymen;Lewis Watt;Natalie M. Clark;Luke Braidwood;Rosangela Sozzani;Philip N. Benfey;Keiko Sugimoto;柴田美智太郎;Shibata M.
• 通讯作者: Shibata M.

Two transcription factors govern root hair growth in Arabidopsis

两种转录因子控制拟南芥根毛生长

• 发表时间: 2017
• 作者: Shibata M;Breuer C,Kawamura A;Rymen B;Watt L;Clark N;Braidwood L;Sozzani R;Benfey P;Sugimoto K
• 通讯作者: Sugimoto K

The analysis of gene regulatory networks in Arabidopsis based on yeast one-hybrid screening

基于酵母单杂交筛选的拟南芥基因调控网络分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Michitaro Shibata;Christian Breuer;Ayako Kawamura;Bart Rymen;Lewis Watt;Natalie M. Clark;Luke Braidwood;Rosangela Sozzani;Siobhan M. Brady;Philip N. Benfey;Keiko Sugimoto;Shibata M.
• 通讯作者: Shibata M.

The gene regulatory network of root hair development

根毛发育的基因调控网络

• 发表时间: 2017
• 作者: Michitaro Shibata;Christian Breuer;Ayako Kawamura;Bart Rymen;Lewis Watt;Natalie M. Clark;Luke Braidwood;Rosangela Sozzani;Siobhan M. Brady;Philip N. Benfey;Keiko Sugimoto
• 通讯作者: Keiko Sugimoto