維管束幹細胞の運命分岐を生み出す分子基盤の解明

阐明血管干细胞命运分化的分子基础

基本信息

批准号：
22KJ0585
负责人：
島津舜治
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

維管束組織は、植物の主要な輸送システムとして機能しており、主に水分や無機塩類を地下部から地上部へ輸送する木部と、ソースからシンクへ光合成産物を輸送する篩部によって構成される。維管束組織の二次成長過程では、内部に存在する幹細胞領域である形成層の細胞が分裂および二次木部細胞・二次篩部細胞への分化を行うことで組織肥大が起こる。近年、形成層の内部に多分化能性を保持する形成層幹細胞が存在することが実験的に示されたが、形成層幹細胞の運命制御機構は不明であった。本研究では、主に維管束細胞の分化誘導系VISUALを用い、形成層幹細胞の運命制御機構を解析しており、これまでに (1)発光イメージングを用いた形成層幹細胞の遺伝子発現動態の１細胞イメージング、(2)形成層幹細胞の運命制御を司る因子の探索を行なってきた。(1)に関してはVISUALに応用する基盤技術の開発が完了し、これらの結果を論文としてまとめ、出版することができた。（Shimadzu et al., 2022 Quant. Plant Biol.）(2)については、これまでにVISUALを用いたマルチオミクス解析を行い、形成層幹細胞の運命制御を担う候補因子としてサイトカイニンを同定していた。本年度は発光イメージングによりサイトカイニン応答の生体維管束における特徴的な時空間的動態を捉えることに成功し、サイトカイニンは生体維管束における二次成長開始に関与することが分かった。イメージング動態に基づいたRNA-seq解析により、サイトカイニン応答の動態を生み出す分子経路についても示唆が得られている。生体維管束のRNA-seqデータをVISUALのマルチオミクスデータと統合しすることにより、サイトカイニンは二次成長開始に伴う形成層幹細胞の活性化の過程で、分裂の促進と木部分化ポテンシャルの付与の両方に関与することが判明した。

维管组织是植物的主要运输系统，主要由木质部和韧皮部组成，木质部将水和无机盐从地下运输到地上部分，韧皮部将光合产物从源运输到库。在维管组织的次生生长过程中，当位于其内部的干细胞区域形成层中的细胞分裂并分化为次生木质部细胞和次生韧皮部细胞时，就会发生组织肥大。近年来，实验证明形成层内存在具有多能性的形成层干细胞，但形成层干细胞的命运控制机制仍不清楚。在本研究中，我们主要利用血管细胞分化诱导系统VISUAL来分析形成层干细胞的命运控制机制，我们一直在进行细胞成像和（2）寻找控制形成层干细胞命运的因素。关于（1），我们已经完成了应用于VISUAL的基础技术的开发，并且我们已经能够将这些成果汇编并作为论文发表。 (Shimadzu et al., 2022 Quant. Plant Biol.)关于(2)，我们之前使用VISUAL进行了多组学分析，并确定细胞分裂素是负责控制形成层干细胞命运的候选因子。今年，我们利用发光成像成功捕获了活体维管束中细胞分裂素反应的特征时空动态，并发现细胞分裂素参与了活体维管束二次生长的启动。基于成像动力学的 RNA-seq 分析还提供了对产生细胞分裂素反应动力学的分子途径的深入了解。通过将生物维管束的RNA-seq数据与VISUAL多组学数据相结合，我们发现细胞分裂素在形成层干细胞的激活过程中促进分裂并赋予木质部分化潜力，并伴随着二次生长的开始。。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

維管束幹細胞の分裂と分化を制御するサイトカイニンの機能と動態

控制血管干细胞分裂和分化的细胞分裂素的功能和动力学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
島津舜治; Alif Meem Nurani; 森秀世; 山田一貴; 柴田恭美; 古谷朋之; 伊藤(大橋) 恭子; 石崎公庸; 深城英弘; 朝比奈雅志; 稲垣宗一; 角谷徹仁; 福田裕穂; 近藤侑貴
通讯作者：
近藤侑貴

Molecular Mechanisms Underlying the Establishment and Maintenance of Vascular Stem Cells in Arabidopsis thaliana

拟南芥血管干细胞建立和维持的分子机制

DOI：
10.1093/pcp/pcac161
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.9
作者：
Shimadzu Shunji;Furuya Tomoyuki;Kondo Yuki
通讯作者：
Kondo Yuki

維管束幹細胞の分裂と分化を制御する一過的サイトカイニン応答

瞬时细胞分裂素反应控制血管干细胞分裂和分化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
島津舜治; 森秀世; 山田一貴; 柴田恭美; 古谷朋之; 伊藤(大橋) 恭子; 深城英弘; 朝比奈雅志; 稲垣宗一; 角谷徹仁; 福田裕穂; 近藤侑貴
通讯作者：
近藤侑貴

位置情報による維管束幹細胞の運命制御

通过位置信息控制血管干细胞的命运

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
島津舜治 ; ヌラニ・アリフ・ミーム ; 山田一貴 ; 柴田恭美 ; 古谷朋之 ; 伊藤(大橋)恭子 ; 石崎公庸 ; 深城英弘 ; 朝比奈雅志 ; 福田裕穂 ; 近藤侑貴
通讯作者：
近藤侑貴

Gene co-expression network analysis identifies BEH3 as a stabilizer of secondary vascular development in Arabidopsis

基因共表达网络分析确定BEH3是拟南芥次生维管发育的稳定剂

DOI：
10.1093/plcell/koab151
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Furuya Tomoyuki;Saito Masato;Uchimura Haruka;Satake Akiko;Nosaki Shohei;Miyakawa Takuya;Shimadzu Shunji;Yamori Wataru;Tanokura Masaru;Fukuda Hiroo;Kondo Yuki
通讯作者：
Kondo Yuki