タカハシ　ナオキ   TAKAHASHI NAOKI   高橋　直紀    所属   明治大学  農学部    職種   専任准教授
研究期間	2016/04～2018/03
研究課題	根の幹細胞再生を支える分子基盤の解明
実施形態	科学研究費補助金
研究委託元等の名称	日本学術振興会
研究種目名	新学術領域研究(研究領域提案型)
科研費研究課題番号	16H01243
キーワード	植物, 幹細胞, 植物ホルモン, 組織再生, シロイヌナズナ, 発生・分化, シグナル伝達
代表分担区分	研究代表者
代表者	高橋 直紀
概要	幹細胞は細胞分裂による自己複製と、その一部の娘細胞が分化することすることにより様々な器官を生み出す。植物幹細胞は、重篤なストレスにより染色体DNAに損傷を受けると、娘細胞に異常な遺伝情報が伝わるのを防ぐために細胞死を引き起こし、積極的に排除される。一方で、幹細胞を失ったままでは、植物の発生が停止してしまうことから、根においては、通常ほとんど分裂しない静止中心（QC）細胞が分裂を活性化させることにより、死んだ幹細胞を埋め合わす形で、新しい幹細胞を再生する。現在までに、幹細胞特異的な細胞死の誘導には、オーキシンシグナルの低下が起きること、QC細胞の分裂の活性化にはブラシノステロイドシグナルの活性化が必要であることを見出している。しかし、これら植物ホルモンシグナルがどのように時空間的に変化することで、幹細胞の細胞死やQC細胞分裂を制御しているのか明らかにされていない。そこで、タイムラプスイメージングによりオーキシンシグナルとブラシノステロイドシグナルの時空間的な変化を調べた。その結果、幹細胞の細胞死が起きる直前に、オーキシンシグナルの抑制に働く複数のAUX/IAA遺伝子の発現が幹細胞領域で特異的に誘導されることでオーキシンシグナルが低下することを見出した。さらに、QC細胞の分裂が活性化する数時間前に幹細胞およびQC細胞でブラシノステロイドシグナルの活性化が起き始めることが示された。これらの結果から、始めに幹細胞領域でオーキシンシグナルが低下することで細胞死が誘導され、その後、幹細胞およびQC細胞でブラシノステロイドシグナルが活性化することでQC細胞の分裂が起きて幹細胞の再生が引き起こされることが示唆された。さらに、QC細胞の分裂に関わるERF115転写因子とブラシノステロイドシグナルの時空間的な正のフィードバック制御が、幹細胞再生に重要であることが考えられた。