図 1 根における幹細胞の再生。（上）根の先端を切除し幹細胞ニッチを取り去 ると、植物は新たな幹細胞ニッチを再生する。（下）環境ストレスに曝されると、植物の幹細胞は細胞死 を 起 こ す 。 そ の 後 、 QC 細 胞 （ 白色）が分裂して、新たな幹細胞を生み出す。

図 2 シロイヌナズナの葉表皮を構成する様 々 な 細 胞。 気孔 を作る孔 辺細 胞（赤）は 2C 、トライコーム細胞（緑）は 32C 、その他の細胞は 4C ～ 16C のDNA 倍数性を持っている。 DNA 倍加により倍数性が高くなると、細胞が肥大化する。

図 3 DNA 倍加の誘発による食糧や木質バイオマスの増産技術の開発。

研究・教育の 概要

植 物 は 一 生 を 通 じ て 器 官 形 成 を 続 け る 生 き 物 で す 。 器 官

形 成 を 胚 発 生 後 す ぐ に 終 え る 動 物 と は 全 く 異 な り ま す 。 こ

の よ う な 植 物 の 成 長 様 式 を 支 え る 根 源 は 幹 細 胞 と DNA倍 加 で す 。 私 達 は 、 植 物 の 幹 細 胞 が い か に 維 持 さ れ 細 胞 を

生 成 し 続 け る の か 、 ま た 細 胞 分 裂 を 終 え た 細 胞 は ど の よ う

に DNA 倍 加 を 始 め 細 胞 を 巨 大 化 さ せ る の か 、 と い う 点

に 興 味 を も ち 、 そ の 分 子 メ カ ニ ズ ム を 解 明 し よ う と し て い

ま す 。 こ の よ う な 研 究 を 通 し て 、 植 物 の 成 長 を 支 え る 柔 軟

か つ 頑 強 な 制 御 シ ス テ ム を 理 解 す る と と も に 、 食 糧 や 木 質

バ イ オ マ ス の 増 産 に 繋 が る よ う な 新 た な 技 術 開 発 を 目 指 し

て い ま す 。

主 な 研 究 テ ー マ

１ ） 植物の幹細胞の維持機構セ コ イ ア が 3000 年 以 上 生 き 続 け る よ う に 、 植 物 の 寿 命 は

非 常 に 長 い で す 。 一 方 で 、 植 物 は 一 生 を 通 じ て 成 長 を 続 け 、

個 体 を 大 き く す る 特 徴 を も っ て い ま す 。 こ の よ う な 成 長 様

式 は 、 様 々 な 環 境 や 物 理 的 な ス ト レ ス に 曝 さ れ て も 幹 細 胞

が 一 生 を 通 じ て 維 持 さ れ 機 能 す る こ と に よ り 可 能 と な り ま

す 。 し か し 、 植 物 の 幹 細 胞 の 維 持 機 構 に つ い て は ほ と ん ど

知 見 が 得 ら れ て い ま せ ん 。 私 達 は 、 幹 細 胞 ニ ッ チ を 完 全 に

失 っ た 際 に 新 た な 幹 細 胞 ニ ッ チ を 再 生 す る 機 構 に つ い て 明

ら か に し よ う と し て い ま す 。 ま た 、 環 境 ス ト レ ス に よ り 幹

細 胞 が 死 滅 し た 際 に 、 新 た に 幹 細 胞 を 再 生 す る 機 構 に つ い

て 解 析 し て い ま す （ 図 １ ） 。 こ れ ら の 研 究 は 、 植 物 に 特 徴

的 な 分 化 全 能 性 や 組 織 再 生 の プ ロ セ ス の 理 解 に 繋 が る と 期

待 さ れ ま す 。

2 ） DNA 倍加の誘導機構植 物 の 多 く は 細 胞 分 裂 を 終 え た 後 に DNA 倍 加 （ 細 胞 周 期 の

分 裂 期 を ス キ ッ プ し て DNA 複 製 の み を 繰 り 返 す 現 象 ） を 行

い 、 細 胞 を 巨 大 化 し ま す （ 図 ２ ） 。 DNA 倍 加 は 器 官 ・ 個 体

を 大 き く す る 原 動 力 と な る こ と か ら 、 地 球 上 の 植 物 バ イ オ

マ ス 生 産 の か な り の 部 分 は DNA 倍 加 に 依 存 し て い る と 言 え

ま す 。 し か し 、 DNA 倍 加 の 誘 導 機 構 に つ い て は 不 明 な 点 が

多 く 、 そ の 誘 発 技 術 も 確 立 さ れ て い ま せ ん 。 私 達 は 、 DNA倍 加 の 誘 導 に 細 胞 周 期 の 制 御 だ け で な く 、 ク ロ マ チ ン の 構

造 制 御 も 重 要 で あ る こ と を 見 出 し ま し た 。 こ の 発 見 に よ り 、

DNA 倍 加 の 誘 導 機 構 に つ い て 全 く 新 た な 知 見 が 得 ら れ る も

の と 期 待 さ れ ま す 。 ま た 、 穀 物 ・ 果 実 ・ 樹 木 で DNA 倍 加 を

誘 発 す る 技 術 を 開 発 し 、 食 糧 や 木 質 バ イ オ マ ス の 増 産 に 貢

献 し よ う と し て い ま す （ 図 ３ ） 。

主 な 発 表 論 文 ・ 著 作

[1] Chen P. et al., Nature Commun., 8, 635, 2017

[2] Ueda M. et al., Genes Dev., 31, 617-627, 2017

[3] Weimer A.K. et al., EMBO J., 35, 2068-2086, 2016

[4] Takatsuka H. et al., Plant J., 82, 1004-1017, 2015

[5] Kobayashi K. et al., EMBO J., 34, 1992-2007, 2015

[6] Yin K. et al., Plant J., 80, 541-552, 2014[7] Yi D. et al., Plant Cell, 26, 296-309, 2014[8] Takahashi N. et al., Curr. Biol., 23, 1812-

1817, 2013[9] Yoshiyama K.O. et al., EMBO Rep., 14,

817-822, 2013[10] Nobusawa T. et al., PLoS Biol., 11,

e1001531, 2013[11] Breuer C. et al., EMBO J., 31, 4488-4501,

2012[12] Adachi S. et al., Proc. Natl. Acad. Sci.

USA, 108, 10004-10009, 2011[13] Kono A. et al., Plant Cell, 19, 1265-1277,

2007[14] Yamaguchi M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci.

USA, 100, 8019-8023, 2003[15] Umeda M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci.

USA, 97, 13396-13400, 2000

植物成長制御

バイオサイエンス研究科

教授 ：梅田　正明 ：mumeda@bs.naist.jp助教 ：高塚　大知 ： h-takatsuka@bs.naist.jp助教 ：髙橋　直紀 ：naoki@bs.naist.jp

http: //bsw3.naist. jp/umeda/