2024/04/16 更新

写真b

サカキバラ ケイコ
榊原 恵子
SAKAKIBARA Keiko
*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*
准教授
学位
博士(理学) ( 総合研究大学院大学 )
研究テーマ*
  • 陸上植物は約4億7千万年以上前にシャジクモ藻類のような祖先から分かれて進化してきたと考えられている。その過程で、新しい遺伝子の獲得や、もともと持っていた遺伝子が新しい機能を獲得したことが重要な役割を果たした。陸上植物やその近縁種の持っている遺伝子の配列やその遺伝子の機能を調べて比較することで、陸上植物の成立に関わった遺伝子進化の解明をめざす。

  • 研究キーワード
  • 藻類

  • コケ植物

  • 植物

  • 発生進化学

  • 学内職務経歴*
    • 2016年4月 - 現在 
      理学部   生命理学科   准教授
    • 2016年4月 - 現在 
      理学研究科   生命理学専攻 博士課程前期課程   准教授
    • 2016年4月 - 現在 
      理学研究科   生命理学専攻 博士課程後期課程   准教授
    プロフィール

    専門:植物の発生進化学。主にヒメツリガネゴケを用いた形態形成。
    略歴:2003年 総合研究大学院大学で学位取得後、広島大、オーストラリアMonash大にてポスドクを経て
    2009年 ERATO長谷部分化全能性プロジェクトにて技術参事
    2011年 広島大学大学院理学研究科にて特任助教
    2013年 東京大学大学院理学系研究科にて助教
    2016年 立教大学理学部生命理学科にて准教授

    2024年 立教大学理学部生命理学科にて教授

     

    経歴

    • 2024年4月 - 現在 
      立教大学   理学部   教授

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    • 2016年4月 - 現在 
      立教大学   理学部   准教授

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    • 2015年4月 - 2016年3月 
      金沢大学   男女共同参画キャリアデザインラボラトリー   研究員

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    • 2015年1月 - 2015年3月 
      東京大学大学院   理学系研究科   研究員

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    • 2013年4月 - 2015年1月 
      東京大学大学院   理学系研究科   助教

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    • 2011年4月 - 2013年3月 
      広島大学   理学研究科   特任助教

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    • 2009年4月 - 2011年3月 
      ERATO   技術参事

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    • 2007年4月 - 2009年3月 
      Monash University   Postdoctoral researcher

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    •  
      日本学術振興会   特別研究員(PD)

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    ▼全件表示

    受賞

    • 2014年8月  
      日本進化学会研究奨励賞  陸上植物の生活史の発生進化学的研究
       
      榊原恵子

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    • 2013年11月  
      広島大学  広島大学学長表彰 
       
      榊原恵子

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    • 2013年9月  
      日本植物学会  奨励賞  ヒメツリガネゴケをモデルとした発生進化学的解析による陸上植物の異形世代交代を司る分子機構の解明
       
      榊原恵子

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    論文

    • Sexual reproduction: Is the genetic pathway for female germ cell specification conserved in land plants?

      Emiko Yoro, Keiko Sakakibara

      Current Biology34 ( 6 ) R241 - R244   2024年3月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

      DOI: 10.1016/j.cub.2024.01.062

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    • Protocol: an improved method for inducing sporophyte generation in the model moss Physcomitrium patens under nitrogen starvation. 国際誌

      Emiko Yoro, Shizuka Koshimizu, Takashi Murata, Keiko Sakakibara

      Plant methods19 ( 1 ) 100 - 100   2023年9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)  

      BACKGROUND: Land plants exhibit a haplodiplontic life cycle, whereby multicellular bodies develop in both the haploid and diploid generations. The early-diverging land plants, known as bryophytes, have a haploid-dominant life cycle, in which a short-lived multicellular body in the diploid generation, known as the sporophyte, develops on the maternal haploid gametophyte tissues. The moss Physcomitrium (Physcomitrella) patens has become one of the most powerful model systems in evolutionary plant developmental studies. To induce diploid sporophytes of P. patens, several protocols are implemented. One of the conventional approaches is to grow approximately one-month-old gametophores for another month on Jiffy-7 pellets made from the peat moss that is difficult to fully sterilize. A more efficient method to obtain all tissues throughout the life cycle should accelerate studies of P. patens. RESULTS: Here, we investigated the effect of nitrogen conditions on the growth and development of P. patens. We provide an improved protocol for the sporophyte induction of P. patens using a BCD-based solid culture medium without Jiffy-7 pellets, based on the finding that the formation of gametangia and subsequent sporophytes is promoted by nitrogen-free growth conditions. The protocol consists of two steps; first, culture the protonemata and gametophores on nitrogen-rich medium under continuous light at 25 °C, and then transfer the gametophores onto nitrogen-free medium under short-day and at 15 °C for sporophyte induction. The protocol enables to shorten the induction period and reduce the culture space. CONCLUSIONS: Our more efficient and shortened protocol for inducing the formation of sporophytes will contribute to future studies into the fertilization or the diploid sporophyte generation of P. patens.

      DOI: 10.1186/s13007-023-01077-z

      PubMed

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    • What can hornworts teach us? 国際誌

      Eftychios Frangedakis, Alan O Marron, Manuel Waller, Anna Neubauer, Sze Wai Tse, Yuling Yue, Stephanie Ruaud, Lucas Waser, Keiko Sakakibara, Péter Szövényi

      Frontiers in plant science14   1108027 - 1108027   2023年

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      The hornworts are a small group of land plants, consisting of only 11 families and approximately 220 species. Despite their small size as a group, their phylogenetic position and unique biology are of great importance. Hornworts, together with mosses and liverworts, form the monophyletic group of bryophytes that is sister to all other land plants (Tracheophytes). It is only recently that hornworts became amenable to experimental investigation with the establishment of Anthoceros agrestis as a model system. In this perspective, we summarize the recent advances in the development of A. agrestis as an experimental system and compare it with other plant model systems. We also discuss how A. agrestis can help to further research in comparative developmental studies across land plants and to solve key questions of plant biology associated with the colonization of the terrestrial environment. Finally, we explore the significance of A. agrestis in crop improvement and synthetic biology applications in general.

      DOI: 10.3389/fpls.2023.1108027

      PubMed

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    • Phylogenetic distribution and expression pattern analyses identified a divergent basal body assembly protein involved in land plant spermatogenesis 査読有り 国際誌

      Shizuka Koshimizu, Naoki Minamino, Tomoaki Nishiyama, Emiko Yoro, Mayuko Sato, Mayumi Wakazaki, Kiminori Toyooka, Kazuo Ebine, Keiko Sakakibara, Takashi Ueda, Kentaro Yano

      New Phytologist236 ( 3 ) 1182 - 1196   2022年8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)   出版者・発行元:Wiley  

      Land plant spermatozoids commonly possess characteristic structures such as the spline, which consists of a microtubule array, the multilayered structure (MLS) in which the uppermost layer is a continuum of the spline, and multiple flagella. However, the molecular mechanisms underpinning spermatogenesis remain to be elucidated. We successfully identified candidate genes involved in spermatogenesis, deeply divergent BLD10s, by computational analyses combining multiple methods and omics data. We then examined the functions of BLD10s in the liverwort Marchantia polymorpha and the moss Physcomitrium patens. MpBLD10 and PpBLD10 are required for normal basal body (BB) and flagella formation. Mpbld10 mutants exhibited defects in remodeling of the cytoplasm and nucleus during spermatozoid formation, and thus MpBLD10 should be involved in chromatin reorganization and elimination of the cytoplasm during spermiogenesis. We identified orthologs of MpBLD10 and PpBLD10 in diverse Streptophyta and found that MpBLD10 and PpBLD10 are orthologous to BLD10/CEP135 family proteins, which function in BB assembly. However, BLD10s evolved especially quickly in land plants and MpBLD10 might have acquired additional functions in spermatozoid formation through rapid molecular evolution.

      DOI: 10.1111/nph.18385

      PubMed

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      その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/nph.18385

    • An ancestral function of strigolactones as symbiotic rhizosphere signals. 査読有り 国際誌

      Kyoichi Kodama, Mélanie K Rich, Akiyoshi Yoda, Shota Shimazaki, Xiaonan Xie, Kohki Akiyama, Yohei Mizuno, Aino Komatsu, Yi Luo, Hidemasa Suzuki, Hiromu Kameoka, Cyril Libourel, Jean Keller, Keiko Sakakibara, Tomoaki Nishiyama, Tomomi Nakagawa, Kiyoshi Mashiguchi, Kenichi Uchida, Kaori Yoneyama, Yoshikazu Tanaka, Shinjiro Yamaguchi, Masaki Shimamura, Pierre-Marc Delaux, Takahito Nomura, Junko Kyozuka

      Nature communications13 ( 1 ) 3974 - 3974   2022年7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)  

      In flowering plants, strigolactones (SLs) have dual functions as hormones that regulate growth and development, and as rhizosphere signaling molecules that induce symbiosis with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. Here, we report the identification of bryosymbiol (BSB), an SL from the bryophyte Marchantia paleacea. BSB is also found in vascular plants, indicating its origin in the common ancestor of land plants. BSB synthesis is enhanced at AM symbiosis permissive conditions and BSB deficient mutants are impaired in AM symbiosis. In contrast, the absence of BSB synthesis has little effect on the growth and gene expression. We show that the introduction of the SL receptor of Arabidopsis renders M. paleacea cells BSB-responsive. These results suggest that BSB is not perceived by M. paleacea cells due to the lack of cognate SL receptors. We propose that SLs originated as AM symbiosis-inducing rhizosphere signaling molecules and were later recruited as plant hormone.

      DOI: 10.1038/s41467-022-31708-3

      PubMed

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    • The complete plastid genome sequence of the enigmatic moss, Takakia lepidozioides (Takakiopsida, Bryophyta): evolutionary perspectives on the largest collection of genes in mosses and the intensive RNA editing 査読有り 国際誌

      Atsushi Sadamitsu, Yuya Inoue, Keiko Sakakibara, Hiromi Tsubota, Tomio Yamaguchi, Hironori Deguchi, Tomoaki Nishiyama, Masaki Shimamura

      Plant Molecular Biology107 ( 4-5 ) 431 - 449   2021年11月

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

      Complete chloroplast genome sequence of a moss, Takakia lepidozioides (Takakiopsida) is reported. The largest collection of genes in mosses and the intensive RNA editing were discussed from evolutionary perspectives. We assembled the entire plastid genome sequence of Takakia lepidozioides (Takakiopsida), emerging from the first phylogenetic split among extant mosses. The genome sequences were assembled into a circular molecule 149,016 bp in length, with a quadripartite structure comprising a large and a small single-copy region separated by inverted repeats. It contained 88 genes coding for proteins, 32 for tRNA, four for rRNA, two open reading frames, and at least one pseudogene (tufA). This is the largest number of genes of all sequenced plastid genomes in mosses and Takakia is the only moss that retains the seven coding genes ccsA, cysA, cysT, petN rpoA, rps16 and trnPGGG. Parsimonious interpretation of gene loss suggests that the last common ancestor of bryophytes had all seven genes and that mosses lost at least three of them during their diversification. Analyses of the plastid transcriptome identified the extraordinary frequency of RNA editing with more than 1100 sites. We indicated a close correlation between the monoplastidy of vegetative tissue and the intensive RNA editing sites in the plastid genome in land plant lineages. Here, we proposed a hypothesis that the small population size of plastids in each vegetative cell of some early diverging land plants, including Takakia, might cause the frequent fixation of mutations in plastid genome through the intracellular genetic drift and that deleterious mutations might be continuously compensated by RNA editing during or following transcription.

      DOI: 10.1007/s11103-021-01214-z

      PubMed

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      その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-021-01214-z/fulltext.html

    • An Agrobacterium ‐mediated stable transformation technique for the hornwort model Anthoceros agrestis 査読有り 国際誌

      Eftychios Frangedakis, Manuel Waller, Tomoaki Nishiyama, Hirokazu Tsukaya, Xia Xu, Yuling Yue, Michelle Tjahjadi, Andika Gunadi, Joyce Van Eck, Fay‐Wei Li, Péter Szövényi, Keiko Sakakibara

      New Phytologist232 ( 3 ) 1488 - 1505   2021年7月19日

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      担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

      Despite their key phylogenetic position and their unique biology, hornworts have been widely overlooked. Until recently there was no hornwort model species amenable to systematic experimental investigation. Anthoceros agrestis has been proposed as the model species to study hornwort biology. We have developed an Agrobacterium-mediated method for the stable transformation of A. agrestis, a hornwort model species for which a genetic manipulation technique was not yet available. High transformation efficiency was achieved by using thallus tissue grown under low light conditions. We generated a total of 274 transgenic A. agrestis lines expressing the β-glucuronidase (GUS), cyan, green, and yellow fluorescent proteins under control of the CaMV 35S promoter and several endogenous promoters. Nuclear and plasma membrane localization with multiple color fluorescent proteins was also confirmed. The transformation technique described here should pave the way for detailed molecular and genetic studies of hornwort biology, providing much needed insight into the molecular mechanisms underlying symbiosis, carbon-concentrating mechanism, RNA editing and land plant evolution in general.

      DOI: 10.1111/nph.17524

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      その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/nph.17524

    • The Hornworts: Morphology, evolution and development 査読有り 国際誌

      Eftychios Frangedakis, Masaki Shimamura, Juan Carlos Villarreal, Fay‐Wei Li, Marta Tomaselli, Manuel Waller, Keiko Sakakibara, Karen S. Renzaglia, Péter Szövényi

      New Phytologist229 ( 2 ) 735 - 754   2020年9月15日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

      Extant land plants consist of two deeply divergent groups, tracheophytes and bryophytes, which shared a common ancestor some 500 million years ago. While information about vascular plants and the two of the three lineages of bryophytes, the mosses and liverworts, is steadily accumulating, the biology of hornworts remains poorly explored. Yet, as the sister group to liverworts and mosses, hornworts are critical in understanding the evolution of key land plant traits. Until recently, there was no hornwort model species amenable to systematic experimental investigation, which hampered detailed insight into the molecular biology and genetics of this unique group of land plants. The emerging hornwort model species, Anthoceros agrestis, is instrumental in our efforts to better understand not only hornwort biology but also fundamental questions of land plant evolution. To this end, here we provide an overview of hornwort biology and current research on the model plant A. agrestis to highlight its potential in answering key questions of land plant biology and evolution.

      DOI: 10.1111/nph.16874

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    • Anthoceros genomes illuminate the origin of land plants and the unique biology of hornworts 査読有り 国際誌

      Fay-Wei Li, Tomoaki Nishiyama, Manuel Waller, Eftychios Frangedakis, Jean Keller, Zheng Li, Noe Fernandez-Pozo, Michael S. Barker, Tom Bennett, Miguel A. Blázquez, Shifeng Cheng, Andrew C. Cuming, Jan de Vries, Sophie de Vries, Pierre-Marc Delaux, Issa S. Diop, C. Jill Harrison, Duncan Hauser, Jorge Hernández-García, Alexander Kirbis, John C. Meeks, Isabel Monte, Sumanth K. Mutte, Anna Neubauer, Dietmar Quandt, Tanner Robison, Masaki Shimamura, Stefan A. Rensing, Juan Carlos Villarreal, Dolf Weijers, Susann Wicke, Gane K.-S. Wong, Keiko Sakakibara, Péter Szövényi

      Nature Plants6 ( 3 ) 259 - 272   2020年3月

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

      Hornworts comprise a bryophyte lineage that diverged from other extant land plants >400 million years ago and bears unique biological features, including a distinct sporophyte architecture, cyanobacterial symbiosis and a pyrenoid-based carbon-concentrating mechanism (CCM). Here, we provide three high-quality genomes of Anthoceros hornworts. Phylogenomic analyses place hornworts as a sister clade to liverworts plus mosses with high support. The Anthoceros genomes lack repeat-dense centromeres as well as whole-genome duplication, and contain a limited transcription factor repertoire. Several genes involved in angiosperm meristem and stomatal function are conserved in Anthoceros and upregulated during sporophyte development, suggesting possible homologies at the genetic level. We identified candidate genes involved in cyanobacterial symbiosis and found that LCIB, a Chlamydomonas CCM gene, is present in hornworts but absent in other plant lineages, implying a possible conserved role in CCM function. We anticipate that these hornwort genomes will serve as essential references for future hornwort research and comparative studies across land plants.

      DOI: 10.1038/s41477-020-0618-2

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      その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41477-020-0618-2

    • Transcription factor DUO1 generated by neo-functionalization is associated with evolution of sperm differentiation in plants 査読有り 国際誌

      Asuka Higo, Tomokazu Kawashima, Michael Borg, Mingmin Zhao, Irene López-Vidriero, Hidetoshi Sakayama, Sean A. Montgomery, Hiroyuki Sekimoto, Dieter Hackenberg, Masaki Shimamura, Tomoaki Nishiyama, Keiko Sakakibara, Yuki Tomita, Taisuke Togawa, Kan Kunimoto, Akihisa Osakabe, Yutaka Suzuki, Katsuyuki T. Yamato, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, José M. Franco-Zorrilla, David Twell, Frédéric Berger, Takashi Araki

      Nature Communications9 ( 1 ) 5283 - 5283   2018年12月

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

      Evolutionary mechanisms underlying innovation of cell types have remained largely unclear. In multicellular eukaryotes, the evolutionary molecular origin of sperm differentiation is unknown in most lineages. Here, we report that in algal ancestors of land plants, changes in the DNA-binding domain of the ancestor of the MYB transcription factor DUO1 enabled the recognition of a new cis-regulatory element. This event led to the differentiation of motile sperm. After neo-functionalization, DUO1 acquired sperm lineage-specific expression in the common ancestor of land plants. Subsequently the downstream network of DUO1 was rewired leading to sperm with distinct morphologies. Conjugating green algae, a sister group of land plants, accumulated mutations in the DNA-binding domain of DUO1 and lost sperm differentiation. Our findings suggest that the emergence of DUO1 was the defining event in the evolution of sperm differentiation and the varied modes of sexual reproduction in the land plant lineage.

      DOI: 10.1038/s41467-018-07728-3

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      その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41467-018-07728-3

    • Class III HD-Zip activity coordinates leaf development in Physcomitrella patens 査読有り

      Hoichong Karen Yip, Sandra K. Floyd, Keiko Sakakibara, John L. Bowman

      DEVELOPMENTAL BIOLOGY419 ( 1 ) 184 - 197   2016年11月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE  

      Land plant bodies develop from meristems, groups of pluripotent stem cells, which may persist throughout the life of a plant or, alternatively, have a transitory existence. Early diverging land plants exhibit indeterminate (persistent) growth in their haploid gametophytic generation, whereas later diverging lineages exhibit indeterminate growth in their diploid sporophytic generation, raising the question of whether genetic machinery directing meristematic functions was co-opted between generations. Class III HD-Zip (C3HDZ) genes are required for the establishment and maintenance of shoot apical meristems in flowering plants. We demonstrate that in the moss Physcomitrella patens, C3HDZ genes are expressed in transitory meristems in both the gametophytic and sporophytic generations, but not in the persistent shoot meristem of the gametyphyte. Loss-of-function of P. patens C3HDZ was engineered using ectopic expression of miR166, an endogenous regulator of C3HDZ gene activity. Loss of C3HDZ gene function impaired the function of gametophytic transitory meristematic activity but did not compromise the functioning of the persistent shoot apical meristem during the gametophyte generation. These results argue against a wholesale co-option of meristematic gene regulatory networks from the gametophyte to the sporophyte during land plant evolution, instead suggesting that persistent meristems with a single apical cell in P. patens and persistent complex meristems in flowering plants are regulated by different genetic programs. (C) 2016 Elsevier Inc. All rights reserved.

      DOI: 10.1016/j.ydbio.2016.01.012

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    • Technological Innovations Give Rise to a New Era of Plant Evolutionary Developmental Biology 査読有り

      K. Sakakibara

      GENOMES AND EVOLUTION OF CHAROPHYTES, BRYOPHYTES, LYCOPHYTES AND FERNS78   3 - 35   2016年

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      担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD-ELSEVIER SCIENCE LTD  

      Land plants evolved from freshwater algaelike ancestors approximately 480 million years ago. Land plants developed many new morphological features during the evolution including the origin of a multicellular diploid sporophyte, a sporophytic apical meristem that produces complex body architecture, stomata and the production of lateral organs (leaves), vascular tissue, roots, seeds and flowers. Genetic changes drove the development of these morphological features and recent technological innovations in genomics and genetic modification technologies have allowed us to investigate these genetic changes. Here, I describe recent research on several transcription factors that contributed to the morphological evolution of land plants, including the homeodomain proteins KNOX, BELL and WOX, as well as transcription factors of the bHLH, NAC and FLO/LFY families. I also discuss the conservation of plant hormone signalling, which acts to coordinate the multicellular body plan.

      DOI: 10.1016/bs.abr.2016.01.001

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    • Evolution in the Cycles of Life 招待有り 査読有り

      John L. Bowman, Keiko Sakakibara, Chihiro Furumizu, Tom Dierschke

      ANNUAL REVIEW OF GENETICS, VOL 5050   133 - 154   2016年

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      記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:ANNUAL REVIEWS  

      The life cycles of eukaryotes alternate between haploid and diploid phases, which are initiated by meiosis and gamete fusion, respectively. In both ascomycete and basidiomycete fungi and chlorophyte algae, the haploid-to-diploid transition is regulated by a pair of paralogous homeodomain protein encoding genes. That a common genetic program controls the haploid-to-diploid transition in phylogenetically disparate eukaryotic lineages suggests this may be the ancestral function for homeodomain proteins. Multicellularity has evolved independently in many eukaryotic lineages in either one or both phases of the life cycle. Organisms, such as land plants, exhibiting a life cycle whereby multicellular bodies develop in both the haploid and diploid phases are often referred to as possessing an alternation of generations. We review recent progress on understanding the genetic basis for the land plant alternation of generations and highlight the roles that homeodomain-encoding genes may have played in the evolution of complex multicellularity in this lineage.

      DOI: 10.1146/annurev-genet-120215-035227

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    • Antagonistic Roles for KNOX1 and KNOX2 Genes in Patterning the Land Plant Body Plan Following an Ancient Gene Duplication 査読有り

      Chihiro Furumizu, John Paul Alvarez, Keiko Sakakibara, John L. Bowman

      PLOS GENETICS11 ( 2 ) ee1004980   2015年2月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

      Neofunctionalization following gene duplication is thought to be one of the key drivers in generating evolutionary novelty. A gene duplication in a common ancestor of land plants produced two classes of KNOTTED-like TALE homeobox genes, class I (KNOX1) and class II (KNOX2). KNOX1 genes are linked to tissue proliferation and maintenance of meri-stematic potentials of flowering plant and moss sporophytes, and modulation of KNOX1 activity is implicated in contributing to leaf shape diversity of flowering plants. While KNOX2 function has been shown to repress the gametophytic (haploid) developmental program during moss sporophyte (diploid) development, little is known about KNOX2 function in flowering plants, hindering syntheses regarding the relationship between two classes of KNOX genes in the context of land plant evolution. Arabidopsis plants harboring loss-of-function KNOX2 alleles exhibit impaired differentiation of all aerial organs and have highly complex leaves, phenocopying gain-of-function KNOX1 alleles. Conversely, gain-of-function KNOX2 alleles in conjunction with a presumptive heterodimeric BELL TALE homeobox partner suppressed SAM activity in Arabidopsis and reduced leaf complexity in the Arabidopsis relative Cardamine hirsuta, reminiscent of loss-of-function KNOX1 alleles. Little evidence was found indicative of epistasis or mutual repression between KNOX1 and KNOX2 genes. KNOX proteins heterodimerize with BELL TALE homeobox proteins to form functional complexes, and contrary to earlier reports based on in vitro and heterologous expression, we find high selectivity between KNOX and BELL partners in vivo. Thus, KNOX2 genes confer opposing activities rather than redundant roles with KNOX1 genes, and together they act to direct the development of all above-ground organs of the Arabidopsis sporophyte. We infer that following the KNOX1/KNOX2 gene duplication in an ancestor of land plants, neofunctionalization led to evolution of antagonistic biochemical activity thereby facilitating the evolution of more complex sporophyte transcriptional networks, providing plasticity for the morphological evolution of land plant body plans.

      DOI: 10.1371/journal.pgen.1004980

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    • WOX13-like genes are required for reprogramming of leaf and protoplast cells into stem cells in the moss Physcomitrella patens 査読有り

      Keiko Sakakibara, Pascal Reisewitz, Tsuyoshi Aoyama, Thomas Friedrich, Sayuri Ando, Yoshikatsu Sato, Yosuke Tamada, Tomoaki Nishiyama, Yuji Hiwatashi, Tetsuya Kurata, Masaki Ishikawa, Hironori Deguchi, Stefan A. Rensing, Wolfgang Werr, Takashi Murata, Mitsuyasu Hasebe, Thomas Laux

      DEVELOPMENT141 ( 8 ) 1660 - 1670   2014年4月

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      担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:COMPANY OF BIOLOGISTS LTD  

      Many differentiated plant cells can dedifferentiate into stem cells, reflecting the remarkable developmental plasticity of plants. In the moss Physcomitrella patens, cells at the wound margin of detached leaves become reprogrammed into stem cells. Here, we report that two paralogous P. patens WUSCHEL-related homeobox 13-like ( PpWOX13L) genes, homologs of stem cell regulators in flowering plants, are transiently upregulated and required for the initiation of cell growth during stem cell formation. Concordantly, Delta ppwox13l deletion mutants fail to upregulate genes encoding homologs of cell wall loosening factors during this process. During the moss life cycle, most of the Delta ppwox13l mutant zygotes fail to expand and initiate an apical stem cell to form the embryo. Our data show that PpWOX13L genes are required for the initiation of cell growth specifically during stem cell formation, in analogy to WOX stem cell functions in seed plants, but using a different cellular mechanism.

      DOI: 10.1242/dev.097444

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    • Evolution of the Class IV HD-Zip Gene Family in Streptophytes 査読有り

      Christopher S. Zalewski, Sandra K. Floyd, Chihiro Furumizu, Keiko Sakakibara, Dennis W. Stevenson, John L. Bowman

      MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION30 ( 10 ) 2347 - 2365   2013年10月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

      Class IV homeodomain leucine zipper (C4HDZ) genes are plant-specific transcription factors that, based on phenotypes in Arabidopsis thaliana, play an important role in epidermal development. In this study, we sampled all major extant lineages and their closest algal relatives for C4HDZ homologs and phylogenetic analyses result in a gene tree that mirrors land plant evolution with evidence for gene duplications in many lineages, but minimal evidence for gene losses. Our analysis suggests an ancestral C4HDZ gene originated in an algal ancestor of land plants and a single ancestral gene was present in the last common ancestor of land plants. Independent gene duplications are evident within several lineages including mosses, lycophytes, euphyllophytes, seed plants, and, most notably, angiosperms. In recently evolved angiosperm paralogs, we find evidence of pseudogenization via mutations in both coding and regulatory sequences. The increasing complexity of the C4HDZ gene family through the diversification of land plants correlates to increasing complexity in epidermal characters.

      DOI: 10.1093/molbev/mst132

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    • KNOX2 Genes Regulate the Haploid-to-Diploid Morphological Transition in Land Plants 査読有り

      Keiko Sakakibara, Sayuri Ando, Hoichong Karen Yip, Yosuke Tamada, Yuji Hiwatashi, Takashi Murata, Hironori Deguchi, Mitsuyasu Hasebe, John L. Bowman

      SCIENCE339 ( 6123 ) 1067 - 1070   2013年3月

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

      Unlike animals, land plants undergo an alternation of generations, producing multicellular bodies in both haploid (1n: gametophyte) and diploid (2n: sporophyte) generations. Plant body plans in each generation are regulated by distinct developmental programs initiated at either meiosis or fertilization, respectively. In mosses, the haploid gametophyte generation is dominant, whereas in vascular plants-including ferns, gymnosperms, and angiosperms-the diploid sporophyte generation is dominant. Deletion of the class 2 KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX (KNOX2) transcription factors in the moss Physcomitrella patens results in the development of gametophyte bodies from diploid embryos without meiosis. Thus, KNOX2 acts to prevent the haploid-specific body plan from developing in the diploid plant body, indicating a critical role for the evolution of KNOX2 in establishing an alternation of generations in land plants.

      DOI: 10.1126/science.1230082

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    • Gametangia development in the moss Physcomitrella patens. 査読有り

      Kofuji R, Yoshimura T, Inoue H, Sakakibara K, Hiwatashi Y, Kurt T, Aoyama T, Ueda K, Hasebe N

      Annual Plant Reviews, Volume36 The moss <i>Physcomitrella patens</i>36   167 - 181   2009年6月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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    • Class 1 KNOX genes are not involved in shoot development in the moss Physcomitrella patens but do function in sporophyte development 査読有り

      Keiko Sakakibara, Tomoaki Nishiyama, Hironori Deguchi, Mitsuyasu Hasebe

      EVOLUTION & DEVELOPMENT10 ( 5 ) 555 - 566   2008年9月

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      担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

      Although the number and form of metazoan organs are determined in the embryo, plants continuously form organs via pluripotent stem cells contained within the meristem. Flowering plants have an indeterminate meristem in their diploid generation, whereas the common ancestor of land plants is inferred to have formed an indeterminate meristem in its haploid generation, as observed in the extant basal land plants, bryophytes, including mosses. It is hypothesized that the underlying gene networks for the diploid meristem were initially present in the haploid generation of the basal land plants and were eventually co-opted for expression in the diploid generation. In flowering plants, the class 1 KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX (KNOX) transcription factors are essential for the function of the indeterminate apical meristem. Here, we show that the class 1 KNOX orthologs function in the diploid organ, with determinate growth in the moss Physcomitrella patens, but do not function in the haploid indeterminate meristem. We propose that the genetic networks governing the indeterminate meristem in land plants are variable, and the networks governing the diploid indeterminate meristem with the class 1 KNOX genes likely evolved de novo in the flowering plant lineage.

      DOI: 10.1111/j.1525-142X.2008.00271.x

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    • The Physcomitrella genome reveals evolutionary insights into the conquest of land by plants 査読有り

      Stefan A. Rensing, Daniel Lang, Andreas D. Zimmer, Astrid Terry, Asaf Salamov, Harris Shapiro, Tomoaki Nishiyama, Pierre-Francois Perroud, Erika A. Lindquist, Yasuko Kamisugi, Takako Tanahashi, Keiko Sakakibara, Tomomichi Fujita, Kazuko Oishi, Tadasu Shin-I, Yoko Kuroki, Atsushi Toyoda, Yutaka Suzuki, Shin-ichi Hashimoto, Kazuo Yamaguchi, Sumio Sugano, Yuji Kohara, Asao Fujiyama, Aldwin Anterola, Setsuyuki Aoki, Neil Ashton, W. Brad Barbazuk, Elizabeth Barker, Jeffrey L. Bennetzen, Robert Blankenship, Sung Hyun Cho, Susan K. Dutcher, Mark Estelle, Jeffrey A. Fawcett, Heidrun Gundlach, Kousuke Hanada, Alexander Heyl, Karen A. Hicks, Jon Hughes, Martin Lohr, Klaus Mayer, Alexander Melkozernov, Takashi Murata, David R. Nelson, Birgit Pils, Michael Prigge, Bernd Reiss, Tanya Renner, Stephane Rombauts, Paul J. Rushton, Anton Sanderfoot, Gabriele Schween, Shin-Han Shiu, Kurt Stueber, Frederica L. Theodoulou, Hank Tu, Yves Van de Peer, Paul J. Verrier, Elizabeth Waters, Andrew Wood, Lixing Yang, David Cove, Andrew C. Cuming, Mitsuyasu Hasebe, Susan Lucas, Brent D. Mishler, Ralf Reski, Igor V. Grigoriev, Ralph S. Quatrano, Jeffrey L. Boore

      SCIENCE319 ( 5859 ) 64 - 69   2008年1月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

      We report the draft genome sequence of the model moss Physcomitrella patens and compare its features with those of flowering plants, from which it is separated by more than 400 million years, and unicellular aquatic algae. This comparison reveals genomic changes concomitant with the evolutionary movement to land, including a general increase in gene family complexity; loss of genes associated with aquatic environments ( e. g., flagellar arms); acquisition of genes for tolerating terrestrial stresses ( e. g., variation in temperature and water availability); and the development of the auxin and abscisic acid signaling pathways for coordinating multicellular growth and dehydration response. The Physcomitrella genome provides a resource for phylogenetic inferences about gene function and for experimental analysis of plant processes through this plant&apos;s unique facility for reverse genetics.

      DOI: 10.1126/science.1150646

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    • Green genes - Comparative genomics of the green branch of life 査読有り

      John L. Bowman, Sandra K. Floyd, Keiko Sakakibara

      CELL129 ( 2 ) 229 - 234   2007年4月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

      As more plant genome sequences become available, researchers are increasingly using comparative genomics to address some of the major questions in plant biology. Such questions include the evolution of photosynthesis and multicellularity, the developmental genetic changes responsible for alterations in body plan, and the origin of important plant innovations such as roots, leaves, and vascular tissue.

      DOI: 10.1016/j.cell.2007.04.004

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    • KNOX homeobox genes potentially have similar function in both diploid unicellular and multicellular meristems, but not in haploid meristems 査読有り

      R Sano, CM Juarez, B Hass, K Sakakibara, M Ito, JA Banks, M Hasebe

      EVOLUTION & DEVELOPMENT7 ( 1 ) 69 - 78   2005年1月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BLACKWELL PUBLISHING INC  

      Members of the class 1 knotted-like homeobox (KNOX) gene family are important regulators of shoot apical meristem development in angiosperms. To determine whether they function similarly in seedless plants, three KNOX genes (two class 1 genes and one class 2 gene) from the fern Ceratopteris richardii were characterized. Expression of both class 1 genes was detected in the shoot apical cell, leaf primordia, marginal part of the leaves, and vascular bundles by in situ hybridization, a pattern that closely resembles that of class 1 KNOX genes in angiosperms with compound leaves. The fern class 2 gene was expressed in all sporophyte tissues examined, which is characteristic of class 2 gene expression in angiosperms. All three CRKNOX genes were not detected in gametophyte tissues by RNA gel blot analysis. Arabidopsis plants overexpressing the fern class 1 genes resembled plants that overexpress seed plant class 1 KNOX genes in leaf morphology. Ectopic expression of the class 2 gene in Arabidopsis did not result in any unusual phenotypes. Taken together with phylogenetic analysis, our results suggest that (a) the class 1 and 2 KNOX genes diverged prior to the divergence of fern and seed plant lineages, (b) the class 1 KNOX genes function similarly in seed plant and fern sporophyte meristem development despite their differences in structure, (c) KNOX gene expression is not required for the development of the fern gametophyte, and (d) the sporophyte and gametophyte meristems of ferns are not regulated by the same developmental mechanisms at the molecular level.

      DOI: 10.1111/j.1525-142X.2005.05008.x

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    • Involvement of auxin and a homeodomain-leucine zipper I gene in rhizoid development of the moss Physcomitrella patens 査読有り

      K Sakakibara, T Nishiyama, N Sumikawa, R Kofuji, T Murata, M Hasebe

      DEVELOPMENT130 ( 20 ) 4835 - 4846   2003年10月

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      担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:COMPANY OF BIOLOGISTS LTD  

      Differentiation of epidermal cells is important for plants because they are in direct contact with the environment. Rhizoids are multicellular filaments that develop from the epidermis in a wide range of plants, including pteridophytes, bryophytes, and green algae; they have similar functions to root hairs in vascular plants in that they support the plant body and are involved in water and nutrient absorption. In this study, we examined mechanisms underlying rhizoid development in the moss, Physcomitrella patens, which is the only land plant in which high-frequency gene targeting is possible. We found that rhizoid development can be split into two processes: determination and differentiation. Two types of rhizoids with distinct developmental patterns (basal and mid-stem rhizoids) were recognized. The development of basal rhizoids from epidermal cells was induced by exogenous auxin, while that of mid-stem rhizoids required an unknown factor in addition to exogenous auxin. Once an epidermal cell had acquired a rhizoid initial cell fate, expression of the homeodomain-leucine zipper I gene Pphb7 was induced. Analysis of Pphb7 disruptant lines showed that Pphb7 affects the induction of pigmentation and the increase in the number and size of chloroplasts, but not the position or number of rhizoids. This is the first report on the involvement of a homeodomain-leucine zipper I gene in epidermal cell differentiation.

      DOI: 10.1242/dev.00644

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    • Characterization of a FLORICAULA/LEAFY homologue of Gnetum parvifolium and its implications for the evolution of reproductive organs in seed plants 査読有り

      S Shindo, K Sakakibara, R Sano, K Ueda, M Hasebe

      INTERNATIONAL JOURNAL OF PLANT SCIENCES162 ( 6 ) 1199 - 1209   2001年11月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:UNIV CHICAGO PRESS  

      The morphological variation among reproductive organs of extant seed plants makes assessment of organ homology difficult. Comparisons of expression patterns of homeotic genes that control organ development will yield new information about the homology of organs to assess inferences deduced from previous morphological studies. In angiosperms, the FLORICAULA/LEAFY (FLO/LFY) genes convert a vegetative shoot meristem to a floral meristem by inducing floral homeotic genes, most of which belong to the MADS-box gene family. To provide insights into the evolution of reproductive organs in seed plants, a FLO/LFY homologue (GpLFY) was cloned from Gnetum parvifolium. GpLFY mRNA was expressed in both the vegetative shoot apex and the female strobilus. The GpLFY mRNA signal was detected in early developmental stages of the collar and the ovule primordium, including the nucellus and three envelopes. A comparison of FLO/LFY gene expression in Gnetum and the conifer Pinus radiata indicates that the Gnetum collar and ovule are homologous with the conifer bract and ovule-ovuliferous scale complex, respectively. Overexpression of GpLFY in transgenic Arabidopsis promoted a conversion of a shoot meristem to a floral primordium. The Arabidopsis LFY null mutant, lfy-26, with a malformed flower, was complemented by overexpression of GpLFY. These results indicate that the inductive pathway from the FLO/LFY gene to the MADS-box genes already existed in the common ancestor of angiosperms and gymnosperms.

      DOI: 10.1086/323417

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    • Isolation of homeodomain-leucine zipper genes from the moss Physcomitrella patens and the evolution of homeodomain-leucine zipper genes in land plants 査読有り

      K. Sakakibara, T. Nishiyama, M. Kato, M. Hasebe

      Molecular Biology and Evolution18 ( 4 ) 491 - 502   2001年

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      担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Society for Molecular Biology and Evolution  

      Homeobox genes encode transcription factors involved in many aspects of developmental processes. The homeodomain-leucine zipper (HD-Zip) genes, which are characterized by the presence of both a homeodomain and a leucine zipper motif, form a clade within the homeobox superfamily and were previously reported only from vascular plants. Here we report the isolation of 10 HD-Zip genes (named Pphb1-Pphb10) from the moss Physcomitrella patens. Based on a phylogenetic analysis of the 10 Pphb genes and previously reported vascular plant HD-Zip genes, all of the Pphb genes except Pphb3 belong to three of the four HD-Zip subfamilies (HD-Zip I, II, and III), indicating that these subfamilies originated before the divergence of the vascular plant and moss lineages. Pphb3 is sister to the HD-Zip II subfamily and has some distinctive characteristics, including the difference of the a1 and d1 sites of its leucine zipper motif, which are well conserved in each HD-Zip subfamily. Comparison of the genetic divergence of representative HD-Zip I and II genes showed that the evolutionary rate of HD-Zip I genes was faster than that of HD-Zip II genes.

      DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003828

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    • Tagged mutagenesis and gene-trap in the moss, Physcomitrella patens by shuttle mutagenesis 査読有り

      Tomoaki Nishiyama, Yuji Hiwatashi, Keiko Sakakibara, Masahiro Kato, Mitsuyasu Hasebe

      DNA Research7 ( 1 ) 9 - 17   2000年

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Universal Academy Press Inc.  

      The moss, Physcomitrella patens has been used as a useful material in many fields, because of its simple body plan, ease of gene targeting, and other reasons. Although many mutants have been reported, no method to isolate the corresponding genes was reported. We developed a gene tagging and gene-trap system in P. patens by using the shuttle mutagenesis technique, which has been used in the budding yeast. In 5264 tagged lines, 203 mutants with altered developmental or morphological phenotypes were obtained. In 129 of 4757 gene-trap lines, β-glucuronidase (GUS) activity was detected in some tissue. Although multiple copies of a tag were detected in many tagged lines by Southern analyses, most copies are likely integrated at the same locus according to PCR analyses.

      DOI: 10.1093/dnares/7.1.9

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    MISC

    • コケ植物が語る過去・現在・未来 1 ツノゴケ-ゲノム解読と形質転換技術が拓く植物進化研究の新機軸

      西山智明, 榊原恵子, 嶋村正樹

      生物の科学 遺伝76 ( 3 )   2022年

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    • ツノゴケゲノムと陸上植物の発生進化 査読有り

      西山智明, 嶋村正樹, 榊原恵子

      植物科学の最前線12   186 - 195   2021年7月

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      記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)  

      DOI: 10.24480/bsj-review.12d2.00215

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    • 陸上植物起源研究の最後のフロンティア,ツノゴケの生物学 招待有り 査読有り

      嶋村正樹, 西山智明, 榊原恵子

      植物科学最前線12   183 - 185   2021年7月

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      担当区分:最終著者   記述言語:日本語  

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    • ゲノム解析から見たツノゴケの二酸化炭素濃縮機構とシアノバクテリア,菌類との共生 植物の陸上進出を可能にした生存戦略

      西山智明, 榊原恵子, 嶋村正樹

      化学と生物59 ( 10 )   2021年

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    • 古い酒を新しい革袋に~preexisting gene regulatory network の転用による 陸上植物のボディプラン革新 招待有り 査読有り

      石崎 公庸, 榊原 恵子

      植物科学の最前線7   47 - 54   2016年4月

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      記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:日本植物学会  

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    • TALE型ホメオボックス遺伝子族の進化による陸上植物複相の複雑化

      榊原恵子, 古水千尋

      BSJ-Review7B   66 - 77   2016年

    • KNOX2遺伝子は陸上植物の世代交代を制御する(一般講演,<特集>日本蘚苔類学会第42回岡山大会)

      榊原 恵子, 安藤 沙友里, Yip Hoichong Karen, 玉田 洋介, 日渡 祐二, 村田 隆, 出口 博則, 長谷部 光泰, Bowman John L.

      蘚苔類研究10 ( 12 ) 426 - 427   2013年11月

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本蘚苔類学会  

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    • 蘚苔類の世代交代とその制御因子

      榊原 恵子

      蘚苔類研究10 ( 12 ) 393 - 397   2013年11月

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本蘚苔類学会  

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    • 日本植物学会第76回大会参加およびシンポジウム開催報告(掲示板)

      嶋村 正樹, 榊原 恵子

      蘚苔類研究10 ( 9 ) 288 - 290   2012年12月

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本蘚苔類学会  

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    • ヤマトツノゴケモドキの胞子体の組織発生学的研究(ポスター発表,<特集>日本蘚苔類学会第41回北海道大会)

      奥田 有貴, 榊原 恵子, 嶋村 正樹, 山口 富美夫, 出口 博則

      蘚苔類研究10 ( 9 ) 301 - 301   2012年

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本蘚苔類学会  

      DOI: 10.24474/bryologicalresearch.10.9_301_1

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    • 西表島における生葉上苔類と被着生植物の関係(ポスター発表,<特集>日本蘚苔類学会第41回北海道大会)

      友岡 秀文, 榊原 恵子, 嶋村 正樹, 山口 富美夫, 出口 博則

      蘚苔類研究10 ( 9 ) 303 - 303   2012年

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本蘚苔類学会  

      DOI: 10.24474/bryologicalresearch.10.9_303_2

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    • 蛍光顕微鏡を用いたツノゴケ類胞子体の形態学的研究(ポスター発表,<特集>日本蘚苔類学会第40回奈良大会)

      奥田 有貴, 山口 富美夫, 嶋村 正樹, 榊原 恵子, 出口 博則

      蘚苔類研究10 ( 6 ) 175 - 175   2011年

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本蘚苔類学会  

      DOI: 10.24474/bryologicalresearch.10.6_175_1

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    • Functional analyses of class 2 KNOX genes in Physcomitrella patens

      K Sakakibara, H Deguchi, M Hasebe

      PLANT AND CELL PHYSIOLOGY47   S180 - S180   2006年

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      記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

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    • Functional analysis of class 1 KNOX genes in Physcomitrella patens

      T Nishiyama, K Sakakibara, M Hasebe

      PLANT AND CELL PHYSIOLOGY46   S198 - S198   2005年

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      記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

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    • Functional Analysis of KNOX class 1 genes in Physcomitrella patens

      T Nishiyama, K Sakakibara, M Hasebe

      PLANT AND CELL PHYSIOLOGY45   S162 - S162   2004年

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      記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

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    • The role of Pphb7,a Physcomitrella HD-Zip gene, in rhizoid formation :

      SAKAKIBARA Keiko, HASEBE Mitsuyasu

      Plant and cell physiology42   s50   2001年

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      記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Society of Plant Physiologists  

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      その他リンク: https://projects.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=184659

    • コケ植物, ニセツリガネゴケにおけるMADS遺伝子の単離と遺伝子ターゲティングによる機能解析

      小藤 累美子, 榊原 恵子, 西山 智明, 長谷部 光泰

      日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集21   635 - 635   1998年12月1日

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      記述言語:日本語  

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    • Physcomitrella patensにおけるMADS遺伝子の単離と解析

      小藤 累美子, 榊原 恵子, 西山 智明, 長谷部 光泰

      日本植物学会大会研究発表記録 = Proceedings of the annual meeting of the Botanical Society of Japan62   95 - 95   1998年9月1日

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      記述言語:日本語  

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    • Physcomiterella patensにおけるホメオボックス遺伝子の単離と解析

      榊原 恵子, 西山 智明, 小藤 累美子, 加藤 雅啓, 長谷部 光泰

      日本植物学会大会研究発表記録 = Proceedings of the annual meeting of the Botanical Society of Japan62   95 - 95   1998年9月1日

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      記述言語:日本語  

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    • Physcomitrella patensのタグつき変異体ライブラリーの作成

      西山 智明, 榊原 恵子, 小藤 累美子, 加藤 雅啓, 長谷部 光泰

      日本植物学会大会研究発表記録 = Proceedings of the annual meeting of the Botanical Society of Japan62   156 - 156   1998年9月1日

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      記述言語:日本語  

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    共同研究・競争的資金等の研究

    • 植物生殖の鍵分子ネットワーク

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際先導研究) 

      東山 哲也, 土松 隆志, 岩田 洋佳, 河内 孝之, 那須田 周平, 工藤 洋, 植田 美那子, 大林 武, 榊原 恵子, 佐藤 良勝

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      2022年12月 - 2029年3月

      課題番号:22K21352

      配分額:689000000円 ( 直接経費:530000000円 、 間接経費:159000000円 )

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    • 植物の成長と共生を制御するストリゴラクトンの二面的機能:その起源と進化

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      経塚 淳子, 山口 信次郎, 秋山 康紀, 瀬戸 義哉, 西山 智明, 榊原 恵子

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      2023年4月 - 2028年3月

      課題番号:23H05409

      配分額:612300000円 ( 直接経費:471000000円 、 間接経費:141300000円 )

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    • 植物の挑戦的な繁殖適応戦略を駆動する両性花とその可塑性を支えるゲノム動態

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      赤木 剛士, 藤井 壮太, 木下 哲, 伊藤 寿朗, 榊原 恵子, 奥田 哲弘, 清水 健太郎, 井澤 毅, 白澤 健太, 渡辺 正夫, 内田 誠一, 越阪部 晃永, 草野 修平, 遠藤 真咲, 小田原 瑛美子, 櫻庭 俊

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      2022年6月 - 2027年3月

      課題番号:22H05172

      配分額:317590000円 ( 直接経費:244300000円 、 間接経費:73290000円 )

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    • 半数体世代の両性花進化をもたらす雌雄決定原理

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A) 

      榊原 恵子, 小藤 累美子, 小田原 瑛美子, 西山 智明

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      2022年6月 - 2027年3月

      課題番号:22H05177

      配分額:99970000円 ( 直接経費:76900000円 、 間接経費:23070000円 )

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    • メリステム関連遺伝子から迫る陸上植物の共通祖先

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      西山 智明, 関本 弘之, 坂山 英俊, 榊原 恵子

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      2021年4月 - 2024年3月

      課題番号:21H02549

      配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

      シャジクモの概要ゲノム解読における遺伝子予測ではシャジクモはLEAFY遺伝子を1つ持つ(CbLFY1)と考えられていた。CbLFY1をクローニングする過程で概要ゲノム解読で予想された配列と異なるアイソフォーム(選択的スプライシングにより後半のエクソンが異なる)が見つかり、両方のアイソフォームの全長配列のクローニングを進めた。また、発生段階/細胞毎のqPCRを行い、発現パターンをRNA-seqの結果と比較した。
      <BR>
      栄養生殖期のヒメミカヅキモから、YABBY遺伝子(CpYabby)をコードするcDNAの全長クローニングを行った。この遺伝子の機能を調べるために、ゲノム編集による遺伝子破壊用コンストラクトを作成した。このコンストラクトを用いて、ヒメミカヅキモのプラス型(NIES-67)およびマイナス型(NIES-68)株に形質転換を試みたところ、マイナス型株からは薬剤耐性株が取れたものの、プラス型株からは得られなかった。今後、プラス型株についてさらに標的部位を変えたコンストラクトを調製し、あらたに遺伝子破壊を目指す。得られた薬剤耐性株からCpYabby遺伝子を含むゲノム断片を単離し、破壊状況を確認し、有望な株について、クローン化と表現型解析を行う。
      <BR>
      ナガサキツノゴケAnthoceros agrestisのYABBY遺伝子、LEAFY遺伝子の5’隣接領域を推定プロモーター候補領域としてクローニングし、ゲートウェイ技術を用いてゼニゴケ向けに開発されたプロモーターレポーター解析用のプラスミドに組み込んだコンストラクトを作成した。このコンストラクトをアグロバクテリウムを介してナガサキツノゴケに導入しプロモーターレポーター株を作出した。

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    • 陸上植物進化解析のゲノム配列比較からゲノム機能比較への革新

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      西山 智明, 関本 弘之, 土金 勇樹, 坂山 英俊, 榊原 恵子

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      2019年6月 - 2023年3月

      課題番号:19K22448

      配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

      シャジクモの薬剤耐性について再現性をとるとともに有効濃度をより詳細に調べ、G418 (Geneticin)、ハイグロマイシン、ゼオシンの致死濃度を調べた。半数致死量はG418については2mg/L以下、ハイグロマイシンについては5 mg/L前後、2 mg/L前後であると見られる結果を得た。生存を葉緑素の量で判定する場合の選抜期間としては1週間では不十分で2週間待つ方が良いことがわかった。また、プロモーター候補領域を繋いだプラスミドをパーティクルボンバーメント法で導入することで、βグルクロニダーゼ(GUS)活性をもたらすことも再現できた。この内生プロモーターにハイグロマイシン不活性化酵素のコード領域をつなぎさらに3'隣接領域をターミネーターとして繋いだ融合遺伝子を耐性遺伝子としてパーティクルボンバードメント法によりシャジクモ配偶体組織に導入する実験を行い、ハイグロマイシン処理したところ、一時的にハイグロマイシン耐性を獲得していると判断される結果を得た。しかしながら、そこから細胞分裂を誘導し完全な植物体を再生することはまだできていない。
      コレオケーテについてColeochaete scutata CCAC 0493株のRNA-seqのデータをアセンブル解析し、EF1α遺伝子の転写産物候補を得た。今後この5'側隣接ゲノム領域を単離することによって、プロモーター候補が得られると期待される。また、日本の 栃木県 日光市 湯ノ湖 で採取されたとされる株NIES-4262についても培養を行った。

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    • 植物の世代交代制御因子の進化機構の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      榊原 恵子, 関本 弘之

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      2018年4月 - 2022年3月

      課題番号:18K06367

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

      陸上植物はその生活環の中で単相と複相の両方に多細胞体制を構築する世代交代を行う。陸上植物ヒメツリガネゴケにおいて同定されたホメオボックス型転写因子KNOX2遺伝子は陸上植物とストレプト藻類の共通祖先において既に存在していた。ストレプト藻類ヒメミカヅキモを用いて変異体を単離した。別の陸上植物であるツノゴケゲノムを解読したところ、ツノゴケはKNOX2遺伝子を持つが、姉妹遺伝子であるKNOX1遺伝子は持たないことがわかった。

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    • 細胞壁が制御する幹細胞の運命決定機構の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      榊原 恵子

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      2018年4月 - 2020年3月

      課題番号:18H04843

      配分額:9750000円 ( 直接経費:7500000円 、 間接経費:2250000円 )

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    • シングルセルエピゲノム解析による細胞の運命転換機構の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      玉田 洋介, 三浦 則明, 榊原 恵子

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      2017年4月 - 2020年3月

      課題番号:17H03703

      配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

      細胞の運命転換過程におけるエピゲノムの動態と、エピゲノムとトランスクリプトームがどのように相互作用して細胞の運命転換を駆動しているのかをシングルセルレベルで解明するため、クロマチン修飾やヒストンバリアントといったエピゲノムの構成要素の細胞運命転換過程における単一細胞核4D(3D+時間)イメージングや、シングルセルトランスクリプトーム解析などを行った。その結果、傷害刺激による遺伝子制御ネットワークの変動により幹細胞化因子の発現が誘導され、それによって起きる細胞分裂を介してエピゲノムが大きく変動することで、幹細胞化が達成されることを示す結果を得た。

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    • 植物の新規幹細胞運命決定ロジックの解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      榊原 恵子

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      2016年4月 - 2018年3月

      課題番号:16H01232

      配分額:10140000円 ( 直接経費:7800000円 、 間接経費:2340000円 )

      多細胞生物は、細胞分裂後に自身と同じ細胞を生み出す自己複製能と別の細胞への分化能の両方を有する幹細胞を持ち、分裂と分化を高度に調整して多細胞体制を構築している。ヒメツリガネゴケ (Physcomitrella patens) は発生段階に応じて露出した単一の幹細胞を形成するため、観察や外部操作が容易である。特に発生初期の胞子体は1個の幹細胞を持ち、後に1個の胞子のうを分化して発生を終了する。幹細胞に隣接する細胞(以後、隣接細胞)は幹細胞にならないことから、幹細胞から何らかの抑制シグナルが隣接細胞に伝えられることで、ボディプランが維持されていると考えられる。ヒメツリガネゴケKNOX1遺伝子は胞子体の幹細胞で発現し、この遺伝子の機能を阻害すると、幹細胞の分裂活性が低下する。さらに、隣接細胞も幹細胞化するBRANCHING (br) 変異株を単離した。この表現型はこれまでに例がなく、BR遺伝子の機能解析を行うことで新規の幹細胞決定因子、抑制因子の単離が期待される。BR遺伝子はホメオボックス転写因子をコードしており、KNOX型転写因子と複合体を形成して核移行することで機能することが推測されている。転写因子BRはKNOX1とともに、幹細胞における抑制シグナルの生合成や輸送か、隣接細胞における幹細胞化の抑制に機能していると考えられる。本研究は、BRタンパク質の局在観察と標的遺伝子の同定、および標的遺伝子の機能解析により、幹細胞制御に関わる新しい分子機構を解明することを目的とする。

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    • 陸上植物の胞子体進化解明に向けてのツノゴケ実験系の確立

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      榊原 恵子, フランジェダキス エフティキス

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      2014年4月 - 2018年3月

      課題番号:26650143

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

      コケ植物ツノゴケは陸上植物の進化研究において重要な系統的位置にあるが、遺伝子導入系など分子遺伝学的な解析技術の導入が立ち後れていた。ツノゴケ類Anthoceros agrestisを用いて、ツノゴケのモデル実験系の確立を行った。Agrobacteriumを介した安定形質転換系を確立し、イルミナ社の次世代シークエンシンサーを用いて、ペアエンドライブラリーによるドラフトゲノムシークエンスの取得、配偶体組織のRNAシークエンスを行なった。セン類ヒメツリガネゴケで胞子体発生に機能するKNOX遺伝子、LFY遺伝子、WOX遺伝子の相同遺伝子を複数見いだし、発現解析のためのプロモーター単離を行なった。

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    • コマチゴケとナンジャモンジャゴケのゲノム情報を基盤とした総合的研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      嶋村 正樹, 西山 智明, 榊原 恵子

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      2014年4月 - 2018年3月

      課題番号:26291081

      配分額:15990000円 ( 直接経費:12300000円 、 間接経費:3690000円 )

      コケ植物の系統基部に位置するナンジャモンジャゴケとコマチゴケを用いて陸上植物の初期進化を明らかにするための研究基盤整備を進めた。ナンジャモンジャゴケの葉緑体全ゲノム配列情報を公開した。ナンジャモンジャゴケの粘液毛内部のハルティヒネット様構造から単離された菌類は,ツツジ科植物から単離された子嚢菌と近縁であることが示された。これまでのところコマチゴケのゲノムサイズは約3.5Gbと推定している。多くの発生,形態形成関連遺伝子について,タイ類のモデル植物であるゼニゴケゲノムと同様,遺伝子重複が少ないことが明らかになった。

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    • 葉の発生ロジックの多元的開拓

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      塚谷 裕一, Ferjani Ali, 坂本 卓也, 堀口 吾朗, 松永 幸大, 榊原 恵子, 山口 貴大, 川出 健介, 古賀 晧之

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      2013年6月 - 2018年3月

      課題番号:25113002

      配分額:165750000円 ( 直接経費:127500000円 、 間接経費:38250000円 )

      教科書の知見を塗り替える、あるいは新たに付け加えることができる成果として、(1)核内倍加によるゲノムの量と細胞サイズとの関係性は、従来思われてきたような一義的なものではないことの発見(Tsukaya 2013; Katagiri et al. 2016:後者は、日本植物形態学会の平瀬賞を受賞)、(2)葉の細胞分裂領域の時空間的な制御は、AN3タンパク質のモルフォゲン的挙動(つまり細胞間の単純拡散)のみで説明できることの発見(Kawade et al. 2017)を得た。

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    • 新規アポスポリー制御遺伝子を用いた陸上植物の異形世代交代を司る制御機構の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      榊原 恵子

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      2012年4月 - 2015年3月

      課題番号:24770077

      配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

      陸上植物は1n世代と2n世代の両方に異なる多細胞体制を作る異型世代交代を行なうが、世代の発生プログラムの切り換えの仕組みはよくわかっていなかった。申請者は転写因子KNOX2が1nから2nへの発生プログラムの抑制に機能していることをつきとめた。野生株とKNOX2機能欠損株の初期胚を用いた比較トランスクリプトーム解析により、KNOX2遺伝子の標的遺伝子の探索を行なった。KNOX2機能欠損株では転写因子と代謝関連遺伝子の発現が大きく変動おり、遺伝子ネットワークおよびグローバルな代謝産物量の変化が世代交代制御の実働因子であると推測された。

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    • コケ植物主要分類群の系統関係を明らかにするための葉緑体ゲノム系統学の展開

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      出口 博則, 山口 富美夫, 坪田 博美, 嶋村 正樹, 榊原 恵子, 倉林 敦

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      2011年4月 - 2014年3月

      課題番号:23370045

      配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

      7種のセン類,2種のタイ類,1種のツノゴケ類を含む,10種類のコケ植物について,葉緑体ゲノムの全塩基配列を新たに決定した.これまで,セン類は,タイ類やツノゴケ類と比べ,葉緑体ゲノムの構造が大きく異なっていると考えられていたが,セン類の系統基部に位置する分類群では,タイ類やツノゴケ類と非常によく似た葉緑体ゲノム構造をもつことが分かった.進化を通じておきたいくつかの遺伝子の欠失イベントは,セン類の主要分類群の分岐順序を考える上で有効な系統マーカーとなることが示唆された。
      高等植物の葉緑体で知られる,線状ゲノム分子,多量体ゲノム分子がコケ植物にも存在することを初めて明らかにした.

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    • 茎頂分裂組織形成遺伝子の解析から陸上植物の胞子体世代延長の誕を探る

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      森岡 恵子

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      2004年 - 2006年

      課題番号:04J05131

      配分額:3400000円 ( 直接経費:3400000円 )

      被子植物胞子体の茎頂では、細胞分化を促進する遺伝子と未分化な状態を維持する遺伝子が異なる領域で機能し、未分化な分裂組織を維持しつつ、器官が分化していると推定される。未分化な状態の維持に関わる遺伝子としてKNOXクラス1遺伝子が知られている。KNOXクラス1遺伝子はサイトカイニン合成遺伝子(IPT)、ジベレリン代謝遺伝子(GA2酸化酵素遺伝子)とジベレリン合成遺伝子(GA20酸化酵素遺伝子)といった植物ホルモン生合成系遺伝子を下流に持ち、植物ホルモン量を制御することで茎頂分裂組織の細胞分裂及び伸長を制御し、茎頂分裂組織の未分化な性質を維持すると報告されている。KNOXクラス1遺伝子の関わる分子機構がコケ植物でも保存されているかを調べることで、陸上植物の形態進化を調べることを目的としている。
      コケ植物KNOXクラス1遺伝子3個を単離し、機能解析を行ったところ、これらはいずれも胞子体の初期発生で発現し、細胞分裂・伸長を制御していることがわかった。ヒメツリガネゴケではゲノム計画が進められている。ヒメツリガネゴケKNOXクラス1遺伝子も被子植物と同じく植物ホルモンを制御しているか調べるために、このデータベースからサイトカイニン及びジベレリン関連遺伝子を探索し分子系統解析を行ったところ、ヒメツリガネゴヶゲノム中にGA2酸化酵素相同遺伝子及びGA20酸化酵素相同遺伝子が存在すること、また、被子植物は2種類のIPT遺伝子を持つがヒメツリガネゴケは1種類しか持たないことがわかった。しかし、これらの遺伝子の発現レベルが野生株と三重遺伝子破壊株とで変わらかいことから、ヒメツリガネゴケにおいてはKNOXクラス1遺伝子はジベレリンとサイトカイニンを制御していないことが示唆された。KNOXクラス1遺伝子によるジベレリンとサイトカイニンの制御は維管束植物とコケ植物の分岐の後に維管束植物において獲得されたと推測された。

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