2025/03/13 更新

写真b

ホリグチ ゴロウ
堀口 吾朗
HORIGUCHI Gorou
*大学が定期的に情報更新している項目(その他は、researchmapの登録情報を転載)
所属*
理学部 生命理学科
理学研究科 生命理学専攻 博士課程後期課程
理学研究科 生命理学専攻 博士課程前期課程
職名*
教授
学位
博士(理学) ( 九州大学 )
連絡先
メールアドレス
研究キーワード
  • 分子生物学

  • 植物発生学

  • 学内職務経歴*
    • 2018年4月 - 現在 
      理学部   生命理学科   教授
    • 2018年4月 - 現在 
      理学研究科   生命理学専攻 博士課程前期課程   教授
    • 2018年4月 - 現在 
      理学研究科   生命理学専攻 博士課程後期課程   教授
    • 2008年10月 - 2018年3月 
      理学部   生命理学科   准教授
    • 2008年10月 - 2018年3月 
      理学研究科   生命理学専攻 博士課程前期課程   准教授

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    研究分野

    • ライフサイエンス / 植物分子、生理科学

    経歴

    • 2018年4月 - 現在 
      立教大学   理学部 生命理学科   教授

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    • 2018年4月 - 現在 
      立教大学   理学研究科 生命理学専攻博士課程後期課程   教授

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    • 2018年4月 - 現在 
      立教大学   理学研究科 生命理学専攻博士課程前期課程   教授

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    • 2008年10月 - 2018年3月 
      立教大学   理学部 生命理学科   准教授

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    • 2006年11月 - 2008年9月 
      東京大学大学院理学系研究科   特任准教授

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    学歴

    • - 1999年3月 
      九州大学   理学研究科   生物学専攻

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      国名: 日本国

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    • - 1994年3月 
      九州大学   理学部   生物学科

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      国名: 日本国

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    委員歴

    • 2010年 - 現在 
      Frontiers in Plant Science Review Editor

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    • 2018年 - 2023年 
      日本植物生理学会   代議員

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    • 2018年4月 - 2022年3月 
      日本植物形態学会   Plant Morphology 編集委員長

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    • 2015年4月 - 2018年3月 
      日本植物学会   Journal of Plant Research Editorial Board

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    • 2009年4月 - 2013年3月 
      日本植物学会   ホームページ委員

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      団体区分:学協会

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    受賞

    • 2008年9月  
      日本植物学会  日本植物学会 奨励賞 
       
      堀口吾朗

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      受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

      受賞国:日本国

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    • 2006年9月  
      日本植物形態学会  日本植物形態学会 奨励賞 
       
      堀口吾朗

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      受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

      受賞国:日本国

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    論文

    • Impaired inosine monophosphate dehydrogenase leads to plant-specific ribosomal stress responses in Arabidopsis thaliana

      Shugo Maekawa, Ikuto Nishikawa, Gorou Horiguchi

      Journal of Plant Research   2024年9月5日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/s10265-024-01578-5

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      その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10265-024-01578-5/fulltext.html

    • Characterization of the Arabidopsis Mutant oligocellula6-D Reveals the Importance of Leaf Initiation in Determining the Final Leaf Size.

      Risa Takeda, Shoki Sato, Takumi Ui, Hirokazu Tsukaya, Gorou Horiguchi

      Plant & cell physiology65 ( 8 ) 1310 - 1327   2024年9月3日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      The leaf is a determinate organ with a final size under genetic control. Numerous factors that regulate the final leaf size have been identified in Arabidopsis thaliana; although most of these factors play their roles during the growth of leaf primordia, much less is known about leaf initiation and its effects on the final leaf size. In this study, we characterized oligocellula6-D (oli6-D), a semidominant mutant of A. thaliana with smaller leaves than the wild type (WT) due to its reduced leaf cell numbers. A time-course analysis showed that oli6-D had approximately 50% fewer leaf cells even immediately after leaf initiation; this difference was maintained throughout leaf development. Next-generation sequencing showed that oli6-D had chromosomal duplications involving 2-kb and 3-Mb regions of chromosomes 2 and 4, respectively. Several duplicated genes examined had approximately 2-fold higher expression levels, and at least one gene acquired a new intron/exon structure due to a chromosome fusion event. oli6-D showed reduced auxin responses in leaf primordia, primary roots and embryos, as well as reduced apical dominance and partial auxin-resistant root growth. CRISPR-associated protein-9-mediated genome editing enabled the removal of a 3-Mb duplicated segment, the largest targeted deletion in plants thus far. As a result, oli6-D restored the WT leaf phenotypes, demonstrating that oli6-D is a gain-of-function mutant. Our results suggest a new regulatory point of leaf size determination that functions at a very early stage of leaf development and is negatively regulated by one or more genes located in the duplicated chromosomal segments.

      DOI: 10.1093/pcp/pcae067

      PubMed

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    • Tissue-targeted inorganic pyrophosphate hydrolysis in a fugu5 mutant reveals that excess inorganic pyrophosphate triggers developmental defects in a cell-autonomous manner

      Shizuka Gunji, Kensuke Kawade, Hiromitsu Tabeta, Gorou Horiguchi, Akira Oikawa, Mariko Asaoka, Masami Yokota Hirai, Hirokazu Tsukaya, Ali Ferjani

      Frontiers in Plant Science13   2022年8月4日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

      Excess PPi triggers developmental defects in a cell-autonomous manner. The level of inorganic pyrophosphate (PPi) must be tightly regulated in all kingdoms for the proper execution of cellular functions. In plants, the vacuolar proton pyrophosphatase (H<sup>+</sup>-PPase) has a pivotal role in PPi homeostasis. We previously demonstrated that the excess cytosolic PPi in the H<sup>+</sup>-PPase loss-of-function fugu5 mutant inhibits gluconeogenesis from seed storage lipids, arrests cell division in cotyledonary palisade tissue, and triggers a compensated cell enlargement (CCE). Moreover, PPi alters pavement cell (PC) shape, stomatal patterning, and functioning, supporting specific yet broad inhibitory effects of PPi on leaf morphogenesis. Whereas these developmental defects were totally rescued by the expression of the yeast soluble pyrophosphatase IPP1, sucrose supply alone canceled CCE in the palisade tissue but not the epidermal developmental defects. Hence, we postulated that the latter are likely triggered by excess PPi rather than a sucrose deficit. To formally test this hypothesis, we adopted a spatiotemporal approach by constructing and analyzing fugu5-1 PDF1<sub>pro</sub>::IPP1, fugu5-1 CLV1<sub>pro</sub>::IPP1, and fugu5-1 ICL<sub>pro</sub>::IPP1, whereby PPi was removed specifically from the epidermis, palisade tissue cells, or during the 4 days following seed imbibition, respectively. It is important to note that whereas PC defects in fugu5-1 PDF1<sub>pro</sub>::IPP1 were completely recovered, those in fugu5-1 CLV1<sub>pro</sub>::IPP1 were not. In addition, phenotypic analyses of fugu5-1 ICL<sub>pro</sub>::IPP1 lines demonstrated that the immediate removal of PPi after seed imbibition markedly improved overall plant growth, abolished CCE, but only partially restored the epidermal developmental defects. Next, the impact of spatial and temporal removal of PPi was investigated by capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry (CE-TOF MS). Our analysis revealed that the metabolic profiles are differentially affected among all the above transgenic lines, and consistent with an axial role of central metabolism of gluconeogenesis in CCE. Taken together, this study provides a conceptual framework to unveil metabolic fluctuations within leaf tissues with high spatio–temporal resolution. Finally, our findings suggest that excess PPi exerts its inhibitory effect in planta in the early stages of seedling establishment in a tissue- and cell-autonomous manner.

      DOI: 10.3389/fpls.2022.945225

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    • Stem integrity in Arabidopsis thaliana requires a load-bearing epidermis. 査読有り 国際誌

      Mariko Asaoka, Mao Ooe, Shizuka Gunji, Pascale Milani, Gaël Runel, Gorou Horiguchi, Olivier Hamant, Shinichiro Sawa, Hirokazu Tsukaya, Ali Ferjani

      Development (Cambridge, England)148 ( 4 )   2021年2月26日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      Because plant cells are glued to each other via their cell walls, failure to coordinate growth among adjacent cells can create cracks in tissues. Here, we find that the unbalanced growth of inner and outer tissues in the clavata3 de-etiolated3 (clv3 det3) mutant of Arabidopsis thaliana stretched epidermal cells, ultimately generating cracks in stems. Stem growth slowed before cracks appeared along clv3 det3 stems, whereas inner pith cells became drastically distorted and accelerated their growth, yielding to stress, after the appearance of cracks. This is consistent with a key role of the epidermis in restricting growth. Mechanical property measurements recorded using an atomic force microscope revealed that epidermal cell wall stiffness decreased in det3 and clv3 det3 epidermises. Thus, we hypothesized that stem integrity depends on the epidermal resistance to mechanical stress. To formally test this hypothesis, we used the DET3 gene as part of a tissue-specific strategy to complement cell expansion defects. Epidermis-driven DET3 expression restored growth and restored the frequency of stem cracking to 20% of the clv3 det3 mutant, demonstrating the DET3-dependent load-bearing role of the epidermis.

      DOI: 10.1242/dev.198028

      PubMed

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    • Metabolic Control of Gametophore Shoot Formation through Arginine in the Moss Physcomitrium patens. 査読有り 国際誌

      Kensuke Kawade, Gorou Horiguchi, Yuu Hirose, Akira Oikawa, Masami Yokota Hirai, Kazuki Saito, Tomomichi Fujita, Hirokazu Tsukaya

      Cell reports32 ( 10 ) 108127 - 108127   2020年9月8日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      Shoot formation is accompanied by active cell proliferation and expansion, requiring that metabolic state adapts to developmental control. Despite the importance of such metabolic reprogramming, it remains unclear how development and metabolism are integrated. Here, we show that disruption of ANGUSTIFOLIA3 orthologs (PpAN3s) compromises gametophore shoot formation in the moss Physcomitrium patens due to defective cell proliferation and expansion. Trans-omics analysis reveals that the downstream activity of PpAN3 is linked to arginine metabolism. Elevating arginine level by chemical treatment leads to stunted gametophores and causes Ppan3 mutant-like transcriptional changes in the wild-type plant. Furthermore, ectopic expression of AtAN3 from Arabidopsis thaliana ameliorates the defective arginine metabolism and promotes gametophore formation in Ppan3 mutants. Together, these findings indicate that arginine metabolism is a key pathway associated with gametophore formation and provide evolutionary insights into the establishment of the shoot system in land plants through the integration of developmental and metabolic processes.

      DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108127

      PubMed

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    MISC

    • 染色体部分重複により小型葉を形成するoli6-DにおけるCRISPR/Cas9法による原因遺伝子の探索

      武田理沙, 宇井拓海, 塚谷裕一, 佐藤翔紀, 堀口吾朗, 堀口吾朗

      日本植物学会大会研究発表記録(CD-ROM)87th   2023年

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    • シロイヌナズナAN3-GRFモジュールにおけるシュート/地下部境界制御

      水流諒花, 保田歩, 塚谷裕一, 堀口吾朗, 堀口吾朗

      日本植物学会大会研究発表記録(CD-ROM)87th   2023年

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    • 植物リボソームストレスシグナル伝達因子SZK2の細胞内局在性の解析

      岩瀬七子, 五十嵐幹太, 飛田祥吾, 前川修吾, 塚谷裕一, 堀口吾朗, 堀口吾朗

      日本植物学会大会研究発表記録(CD-ROM)87th   2023年

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    • GTP生合成の律速酵素IMPDHの変異体で生じる植物リボソームストレス応答の解析

      前川修吾, 西川幾音, 堀口吾朗, 堀口吾朗

      日本植物学会大会研究発表記録(CD-ROM)87th   2023年

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    • ピロリン酸の過剰蓄積は子葉の初期発生において細胞自律的に影響する

      郡司玄, 川出健介, 川出健介, 多部田弘光, 多部田弘光, 多部田弘光, 堀口吾朗, 堀口吾朗, 浅岡真理子, 及川彰, 及川彰, 平井優美, 塚谷裕一, ALI Ferjani

      Plant Morphology34 ( 1 )   2022年

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    講演・口頭発表等

    • Suppression of homeotic change of cotyledons into roots by AN3, GRF, HAN and TPL/TPR in Arabidopsis thaliana.

      Horiguchi, G, Ohike, G, Akima, K, Tsukaya, H

      International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium 2015, “Organogenesis from Eggs to Mature Plants”. 

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      会議種別:ポスター発表  

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    • 幹細胞を欠く側根を形成するシロイヌナズナrfc3 の抑圧変異株の解析

      長嶋 友美, 大城 克友, 岩瀬 晃康, 中村 栞理, 中田 未友希, 堀口 吾朗

      第59回日本植物生理学会年会 

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      開催年月日: 2018年3月28日 - 2018年3月30日

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    • シロイヌナズナOLI1, HDA9, SANT1による葉の細胞増殖制御機構の解析

      鈴木 真里奈, 篠塚 奈々絵, 出村 拓, 塚谷 裕一, 堀口 吾朗

      第59回日本植物生理学会年会 

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      開催年月日: 2018年3月28日 - 2018年3月30日

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    • A quartet of NAC transcription factor genes is upregulated in response to abnormal ribosomal proteins and enhances leaf abaxialization in asymmetric leaves2

      Horiguchi, G, Ohbayashi, I, Sugiyama, M, Tsukaya, H

      the 59th Annual Meeting of the Japanese Society of Plant Physiologists 

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      開催年月日: 2018年3月28日

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    • 側根の分裂組織形成不全を示すシロイヌナズナrfc3の組織特異的相補性の解析

      伊藤 将太, 中田 未友希, 堀口吾朗

      日本植物学会第81回大会 

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      開催年月日: 2017年9月8日 - 2017年9月10日

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    所属学協会

    共同研究・競争的資金等の研究

    • 植物リボソームストレス応答の分子機構の実態解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      前川 修吾, 堀口 吾朗

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      2022年4月 - 2026年3月

      課題番号:22K05563

      配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

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    • プラスチドリボソームストレス応答機構の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      堀口 吾朗, 古賀 皓之, 前川 修吾

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      2022年4月 - 2025年3月

      課題番号:22K06286

      配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

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    • 細胞の動的挙動にもとづく葉の発生堅牢性とその多様化の機構

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 

      塚谷 裕一, 堀口 吾朗

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      2019年6月 - 2024年3月

      課題番号:19H05672

      配分額:127530000円 ( 直接経費:98100000円 、 間接経費:29430000円 )

      pulse-chase EdU法で葉原基の細胞分裂領域で検出される娘核のセットを、画像情報解析支援班の近藤とともに開発した数理手法により自動抽出することに成功した。ちょうど、イグサ属コウガイゼキショウにおける細胞分裂動態の記載を進めたところ(Yin and Tsukaya 2019)なので、これをさらに改良し、迅速な細胞分裂頻度・角度の自動解析ツールとしていく。
      葉の光環境として強光・弱光を比較し、葉原基における細胞分裂と細胞伸長の仮定が大きく異なることを見いだし、それが青色光及びsucroseの影響下にあることを公刊した(Hoshino et al, 2019)。
      また3次元的に不規則な形状を示す変異体の解析を、定量性をもって扱う手法として、micro CTで取得した画像を数理的に扱う手法を考案し、公刊した(Furuya et al., 2019)
      シロイヌナズナで葉の二次元平面成長を司るANGUSTIFOLIA (AN)については、ヒメツリガネゴケには3コピーあること、そのうち2コピーが全長にわたり類似していて、機能をシロイヌナズナとの間で保存している一方、被子植物とは違う機能を有していることを見いだし、公刊した(Hashida et al,. 2019)。
      さらにアリ植物Callicarpa saccataの、葉身の基部にできる特異な袋状構造について、その発生過程を明らかとし、形態学的な特性を記述し公刊した(Sarath et al.2019)。
      水陸両用植物のミズハコベについては、その異形葉性の発生過程の記述、輪郭形状と細胞動態の関係、またそれぞれの環境下でのRNAseq解析が順調に進んだ。異例な無限葉を形成するモノフィレア、またグアレアについてもそれぞれ研究基盤が整備できた。

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    • 植物におけるリボソームストレスの感知とその情報伝達機構の解析

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C) 

      堀口 吾朗, 古賀 皓之, 前川 修吾

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      2019年4月 - 2022年3月

      課題番号:19K06714

      配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

      真核生物はリボソーム生合成異常を監視しそれに対処するためのリボソームストレス応答機構を備えている。我々はシロイヌナズナをモデルに植物のリボソームストレス応答に関わる因子を同定している。RINGタンパク質の一種であるSZK2およびリボソームタンパク質のRPL12の下流にSZK1をはじめとした4種のNAC型転写因子を位置付けている。本研究では、「異常型リボソームタンパク質の存在下では、RPL12によってSZK2が活性化され、下流のNAC型転写因子を活性化することでリボソームストレス応答が誘導される」という仮説を立て、その検証を進めている。
      本年度、SZK2とRPL12Bの機能解析にある程度の進展が見られた。RINGドメインを持つタンパク質はユビキチンリガーゼとして働く場合が多い。In vitroユビキチン化アッセイからSZK2の自己ユビキチン可能が検出された。イースト2ハイブリッド法と共免疫沈降法からはSZK2とRPL12Bの相互作用が検出された。既知のアミノ酸置換型RPL12B変異タンパク質は、SZK2との相互作用能を失っていた。また、タバコ葉での共発現、野生型およびT-DNA挿入を持つszk2-2変異株の細胞抽出物を用いた実験から、RPL12BはSZK2依存的に不安定化することを見出した。興味深いことにSZK2には2種のスプライスバリアントが存在し、そのうちの片方のみがRPL12Bを不安定化した。
      上記の実験と並行して、as2 rpl4dおよびas2 rpl4d szk2のサプレッサー変異株の変異部位の同定を進めた。前者のサプレッサーはリボソームストレス応答が誘導できない変異株、後者はリボソームストレス応答誘導能が回復した変異株である。合計10系統のリシーケンスを行い、szk1やszk2の新規アリルに加え、数種の新規変異遺伝子候補を見出した。

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    • 静止中心特異的なリボソーム量制御機構の存在とその機能の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      堀口 吾朗

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      2015年4月 - 2018年3月

      課題番号:15K07115

      資金種別:競争的資金

      植物の根端分裂組織の中心部に存在する静止中心は、細胞増殖活性が極めて低く保たれている。そのためには、リボソームの蓄積量も低く保たれる必要があると考えられる。本研究では、リボソームタンパク質とGFPの融合タンパク質を用いて、少なくとも幾つかのリボソームタンパク質が静止中心特異的に低蓄積になること、サイトカイニンやブラシノステロイドはそれを打破することを見出した。また、このようなリボソームタンパク質量の制御には、静止中心でのリボソーム合成の抑制と根端分裂組織全体で余剰のリボソームタンパク質を排除する二重の仕組みが関与することが示唆された。

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