東北大学研究者紹介 - 植田　美那子

研究者詳細

ホーム

日本語 English

ウエダ　ミナコ

植田　美那子

Minako Ueda

所属

大学院生命科学研究科　生態発生適応科学専攻　個体ダイナミクス講座（植物細胞動態分野）

職名

教授

学位

修士（理学）（京都大学）
博士（理学）（京都大学）

researchmap

https://researchmap.jp/minako_ueda

J-GLOBAL ID

201301055326542300

経歴 8

2020年10月～継続中

東北大学　大学院生命科学研究科生態発生適応科学専攻　教授
2021年4月～ 2026年3月

サントリー生命科学財団　SunRiSE　フェロー
2013年4月～ 2020年9月

名古屋大学　トランスフォーマティブ生命分子研究所 (名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻兼任)　特任講師
2010年10月～ 2013年3月

奈良先端科学技術大学院大学　助教
2008年4月～ 2010年9月

名古屋大学大学院理学研究科　生命理学専攻　日本学術振興会特別研究員PD
2007年4月～ 2008年3月

ドイツフライブルグ大学生物学第三研究所　ポスドク研究員
2005年4月～ 2007年3月

ドイツフライブルグ大学生物学第三研究所　日本学術振興会海外特別研究員
2002年4月～ 2005年3月

京都大学大学院理学研究科　生物科学専攻　日本学術振興会特別研究員DC1

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

学歴 3

京都大学　大学院理学研究科　生物科学専攻

2002年4月～ 2005年3月
京都大学　大学院理学研究科　生物科学専攻

2000年4月～ 2002年3月
京都大学　理学部

1996年4月～ 2000年3月

所属学協会 3

国際植物生殖学会
日本植物生理学会
日本植物学会

研究キーワード 3

細胞内動態
体軸形成
植物胚発生

研究分野 1

ライフサイエンス / 発生生物学 /

受賞 4

日本学術振興会賞

2022年12月　日本学術振興会　受精から始まる植物のかたち作りの時空間動態と分子機構の解明
日本植物生理学会奨励賞

2022年3月　日本植物生理学会　植物胚における体軸形成機構
ITbM Research Award

2013年10月　ITbM Research　動物生物学者および合成化学者との融合研究「Discovery of new molecules that control the cell cycle; Understanding the mechanism of animal and plant」
日本植物形態学会奨励賞

2011年9月　日本植物形態学会

論文 35

Deep learning-based cytoskeleton segmentation for accurate high-throughput measurement of cytoskeleton density

Ryota Horiuchi, Asuka Kamimura, Yuga Hanaki, Hikari Matsumoto, Minako Ueda, Takumi Higaki

Protoplasma　2024年12月18日

DOI： 10.1007/s00709-024-02019-9 　
HD-ZIP IV genes are essential for embryo initial cell polarization and the radial axis formation in Arabidopsis. 国際誌

Sayuri Tanaka, Yuuki Matsushita, Yuga Hanaki, Takumi Higaki, Naoya Kamamoto, Katsuyoshi Matsushita, Tetsuya Higashiyama, Koichi Fujimoto, Minako Ueda

Current biology : CB　2024年9月15日

DOI： 10.1016/j.cub.2024.08.038 　

詳細を見る詳細を閉じる

Plants develop along apical-basal and radial axes. In Arabidopsis thaliana, the radial axis becomes evident when the cells of the 8-cell proembryo divide periclinally, forming inner and outer cell layers. Although changes in cell polarity or morphology likely precede this oriented cell division, the initial events and the factors regulating radial axis formation remain elusive. Here, we report that three transcription factors belonging to the class IV homeodomain-leucine zipper (HD-ZIP IV) family redundantly regulate radial pattern formation: HOMEODOMAIN GLABROUS11 (HDG11), HDG12, and PROTODERMAL FACTOR2 (PDF2). The hdg11 hdg12 pdf2 triple mutant failed to undergo periclinal division at the 8-cell stage and cell differentiation along the radial axis. Live-cell imaging revealed that the mutant defect is already evident in the behavior of the embryo's initial cell (apical cell), which is generated by zygote division. In the wild type, the apical cell grows longitudinally and then radially, and its nucleus remains at the bottom of the cell, where the vertical cell plate emerges. By contrast, the mutant apical cell elongates longitudinally, and its nucleus releases from its basal position, resulting in a transverse division. Computer simulations based on the live-cell imaging data confirmed the importance of the geometric rule (the minimal plane principle and nucleus-passing principle) in determining the cell division plane. We propose that HDG11, HDG12, and PDF2 promote apical cell polarization, i.e., radial cell growth and basal nuclear retention, and set proper radial axis formation during embryogenesis.
Polarity establishment in the plant zygote at a glance. 国際誌

Hikari Matsumoto, Minako Ueda

Journal of cell science　137　(5)　2024年3月1日

DOI： 10.1242/jcs.261809 　

詳細を見る詳細を閉じる

The complex structures of multicellular organisms originate from a unicellular zygote. In most angiosperms, including Arabidopsis thaliana, the zygote is distinctly polar and divides asymmetrically to produce an apical cell, which generates the aboveground part of the plant body, and a basal cell, which generates the root tip and extraembryonic suspensor. Thus, zygote polarity is pivotal for establishing the apical-basal axis running from the shoot apex to the root tip of the plant body. The molecular mechanisms and spatiotemporal dynamics behind zygote polarization remain elusive. However, advances in live-cell imaging of plant zygotes have recently made significant insights possible. In this Cell Science at a Glance article and the accompanying poster, we summarize our understanding of the early steps in apical-basal axis formation in Arabidopsis, with a focus on de novo transcriptional activation after fertilization and the intracellular dynamics leading to the first asymmetric division of the zygote.
A viscoelastic-plastic deformation model of hemisphere-like tip growth in Arabidopsis zygotes. 国際誌

Zichen Kang, Tomonobu Nonoyama, Yukitaka Ishimoto, Hikari Matsumoto, Sakumi Nakagawa, Minako Ueda, Satoru Tsugawa

Quantitative plant biology　5　e13　2024年

DOI： 10.1017/qpb.2024.13 　

詳細を見る詳細を閉じる

Plant zygote cells exhibit tip growth, producing a hemisphere-like tip. To understand how this hemisphere-like tip shape is formed, we revisited a viscoelastic-plastic deformation model that enabled us to simultaneously evaluate the shape, stress and strain of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) zygote cells undergoing tip growth. Altering the spatial distribution of cell wall extensibility revealed that cosine-type distribution and growth in a normal direction to the surface create a stable hemisphere-like tip shape. Assuming these as constraints for cell elongation, we determined the best-fitting parameters for turgor pressure and wall extensibility to computationally reconstruct an elongating zygote that retained its hemisphere-like shape using only cell contour data, leading to the formulation of non-dimensional growth parameters. Our computational results demonstrate the different morphologies in elongating zygotes through effective non-dimensional parameters.
Comprehensive and quantitative analysis of intracellular structure polarization at the apical–basal axis in elongating Arabidopsis zygotes

Yukiko Hiromoto, Naoki Minamino, Suzuka Kikuchi, Yusuke Kimata, Hikari Matsumoto, Sakumi Nakagawa, Minako Ueda, Takumi Higaki

Scientific Reports　13　(1)　2023年12月18日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41598-023-50020-8 　

eISSN：2045-2322

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract A comprehensive and quantitative evaluation of multiple intracellular structures or proteins is a promising approach to provide a deeper understanding of and new insights into cellular polarity. In this study, we developed an image analysis pipeline to obtain intensity profiles of fluorescent probes along the apical–basal axis in elongating Arabidopsis thaliana zygotes based on two-photon live-cell imaging data. This technique showed the intracellular distribution of actin filaments, mitochondria, microtubules, and vacuolar membranes along the apical–basal axis in elongating zygotes from the onset of cell elongation to just before asymmetric cell division. Hierarchical cluster analysis of the quantitative data on intracellular distribution revealed that the zygote may be compartmentalized into two parts, with a boundary located 43.6% from the cell tip, immediately after fertilization. To explore the biological significance of this compartmentalization, we examined the positions of the asymmetric cell divisions from the dataset used in this distribution analysis. We found that the cell division plane was reproducibly inserted 20.5% from the cell tip. This position corresponded well with the midpoint of the compartmentalized apical region, suggesting a potential relationship between the zygote compartmentalization, which begins with cell elongation, and the position of the asymmetric cell division.
Coordinate Normalization of Live-Cell Imaging Data Reveals Growth Dynamics of the Arabidopsis Zygote 査読有り

Zichen Kang, Hikari Matsumoto, Tomonobu Nonoyama, Sakumi Nakagawa, Yukitaka Ishimoto, Satoru Tsugawa, Minako Ueda

Plant and Cell Physiology　2023年3月20日
出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)
DOI： 10.1093/pcp/pcad020 　

ISSN：0032-0781

eISSN：1471-9053

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract Polarization of the zygote defines the body axis during plant development. In Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), the zygote becomes polarized and elongates in the longitudinal direction, ultimately forming the apical–basal axis of the mature plant. Despite its importance, the mechanism for this elongation remains poorly understood. Based on live-cell imaging of the zygote, we developed new image analysis methods, referred to as coordinate normalization, that appropriately fix and align positions in an image, preventing fluctuation across a temporal sequence of images. Using these methods, we discovered that the zygote elongates only at its apical tip region, similar to tip-growing cells such as pollen tubes and root hairs. We also investigated the spatiotemporal dynamics of the apical tip contour of the zygote and observed that the zygote tip retains its isotropic, hemispherical apical shape during cell elongation. By looking at the elliptical fitting of the contour over time, we further discovered that the apical cell tip becomes thinner at first and then thickens, with a transient increase in growth speed that is followed by the first cell division. We performed the same series of analyses using root hairs and established that the hemispherical tip shape and the changes in growth rate associated with changes in tip size are both specific to the zygote. In summary, the Arabidopsis zygote undergoes directional elongation as a tip-growing cell, but its tip retains an unusual isotropic shape, and the manner of growth changes with the developmental stage.
Novel inhibitors of microtubule organization and phragmoplast formation in diverse plant species 査読有り

Yusuke Kimata, Moé Yamada, Takashi Murata, Keiko Kuwata, Ayato Sato, Takamasa Suzuki, Daisuke Kurihara, Mitsuyasu Hasebe, Tetsuya Higashiyama, Minako Ueda

Life Science Alliance　6　(5)　e202201657-e202201657　2023年2月27日
出版者・発行元： Life Science Alliance, LLC
DOI： 10.26508/lsa.202201657 　

eISSN：2575-1077

詳細を見る詳細を閉じる

Cell division is essential for development and involves spindle assembly, chromosome separation, and cytokinesis. In plants, the genetic tools for controlling the events in cell division at the desired time are limited and ineffective owing to high redundancy and lethality. Therefore, we screened cell division–affecting compounds inArabidopsis thalianazygotes, whose cell division is traceable without time-lapse observations. We then determined the target events of the identified compounds using live-cell imaging of tobacco BY-2 cells. Subsequently, we isolated two compounds, PD-180970 and PP2, neither of which caused lethal damage. PD-180970 disrupted microtubule (MT) organization and, thus, nuclear separation, and PP2 blocked phragmoplast formation and impaired cytokinesis. Phosphoproteomic analysis showed that these compounds reduced the phosphorylation of diverse proteins, including MT-associated proteins (MAP70) and class II Kinesin-12. Moreover, these compounds were effective in multiple plant species, such as cucumber (Cucumis sativus) and moss (Physcomitrium patens). These properties make PD-180970 and PP2 useful tools for transiently controlling plant cell division at key manipulation nodes conserved across diverse plant species.
Behavior of Male Gamete Fusogen GCS1/HAP2 and the Regulation in Arabidopsis Double Fertilization 査読有り

Yuka Shiba, Taro Takahashi, Yukino Ohashi, Minako Ueda, Amane Mimuro, Jin Sugimoto, Yuka Noguchi, Tomoko Igawa

Biomolecules　13　(2)　208-208　2023年1月20日
出版者・発行元： MDPI AG
DOI： 10.3390/biom13020208 　

eISSN：2218-273X

詳細を見る詳細を閉じる

In the sexual reproduction of flowering plants, two independent fertilization events occur almost simultaneously: two identical sperm cells fuse with either the egg cell or the central cell, resulting in embryo and endosperm development to produce a seed. GCS1/HAP2 is a sperm cell membrane protein essential for plasma membrane fusion with both female gametes. Other sperm membrane proteins, DMP8 and DMP9, are more important for egg cell fertilization than that of the central cell, suggesting its regulatory mechanism in GCS1/HAP2-driving gamete membrane fusion. To assess the GCS1/HAP2 regulatory cascade in the double fertilization system of flowering plants, we produced Arabidopsis transgenic lines expressing different GCS1/HAP2 variants and evaluated the fertilization in vivo. The fertilization pattern observed in GCS1_RNAi transgenic plants implied that sperm cells over the amount of GCS1/HAP2 required for fusion on their surface could facilitate membrane fusion with both female gametes. The cytological analysis of the dmp8dmp9 sperm cell arrested alone in an embryo sac supported GCS1/HAP2 distribution on the sperm surface. Furthermore, the fertilization failures with both female gametes were caused by GCS1/HAP2 secretion from the egg cell. These results provided a possible scenario of GCS1/HAP2 regulation, showing a potential scheme for capturing additional GCS1/HAP2-interacting proteins.
Dynamic Rearrangement and Directional Migration of Tubular Vacuoles are Required for the Asymmetric Division of the Arabidopsis Zygote 査読有り

Hikari Matsumoto, Yusuke Kimata, Takumi Higaki, Tetsuya Higashiyama, Minako Ueda

Plant and Cell Physiology　62　(8)　1280-1289　2021年11月10日
出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)
DOI： 10.1093/pcp/pcab075 　

ISSN：0032-0781

eISSN：1471-9053

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract In most flowering plants, the asymmetric cell division of zygotes is the initial step that establishes the apical–basal axis. In the Arabidopsis zygote, vacuolar accumulation at the basal cell end is crucial to ensure zygotic division asymmetry. Despite the importance, it was unclear whether this polar vacuolar distribution was achieved by predominant biogenesis at the basal region or by directional movement after biogenesis. Here, we found that apical and basal vacuolar contents are dynamically exchanged via a tubular vacuolar network and the vacuoles gradually migrate toward the basal end. The mutant of a vacuolar membrane protein, SHOOT GRAVITROPISM2 (SGR2), failed to form tubular vacuoles, and the mutant of a putative vacuolar fusion factor, VESICLE TRANSPORT THROUGH INTERACTION WITH T-SOLUBLE N-ETHYLMALEIMIDE-SENSITIVE FUSION PROTEIN ATTACHMENT PROTEIN RECEPTORS (SNARES) 11 (VTI11), could not flexibly rearrange the vacuolar network. Both mutants failed to exchange the apical and basal vacuolar contents and to polarly migrate the vacuoles, resulting in a more symmetric division of zygotes. Additionally, we observed that in contrast to sgr2, the zygotic defects of vti11 were rescued by the pharmacological depletion of phosphatidylinositol 3-phosphate (PI3P), a distinct phospholipid in the vacuolar membrane. Thus, SGR2 and VTI11 have individual sites of action in zygotic vacuolar membrane processes. Further, a mutant of YODA (YDA) mitogen-activated protein kinase kinase kinase, a core component of the embryonic axis formation pathway, generated the proper vacuolar network; however, it failed to migrate the vacuoles toward the basal region, which suggests impaired directional cues. Overall, we conclude that SGR2- and VTI11-dependent vacuolar exchange and YDA-mediated directional migration are necessary to achieve polar vacuolar distribution in the zygote.
What is quantitative plant biology? 査読有り

Daphné Autran, George W. Bassel, Eunyoung Chae, Daphne Ezer, Ali Ferjani, Christian Fleck, Olivier Hamant, Félix P. Hartmann, Yuling Jiao, Iain G. Johnston, Dorota Kwiatkowska, Boon L. Lim, Ari Pekka Mahönen, Richard J. Morris, Bela M. Mulder, Naomi Nakayama, Ross Sozzani, Lucia C. Strader, Kirsten ten Tusscher, Minako Ueda, Sebastian Wolf

Quantitative Plant Biology　2　2021年5月20日
出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)
DOI： 10.1017/qpb.2021.8 　

eISSN：2632-8828

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract Quantitative plant biology is an interdisciplinary field that builds on a long history of biomathematics and biophysics. Today, thanks to high spatiotemporal resolution tools and computational modelling, it sets a new standard in plant science. Acquired data, whether molecular, geometric or mechanical, are quantified, statistically assessed and integrated at multiple scales and across fields. They feed testable predictions that, in turn, guide further experimental tests. Quantitative features such as variability, noise, robustness, delays or feedback loops are included to account for the inner dynamics of plants and their interactions with the environment. Here, we present the main features of this ongoing revolution, through new questions around signalling networks, tissue topology, shape plasticity, biomechanics, bioenergetics, ecology and engineering. In the end, quantitative plant biology allows us to question and better understand our interactions with plants. In turn, this field opens the door to transdisciplinary projects with the society, notably through citizen science.
Dynamics of the cell fate specifications during female gametophyte development in Arabidopsis 査読有り

Daichi Susaki, Takamasa Suzuki, Daisuke Maruyama, Minako Ueda, Tetsuya Higashiyama, Daisuke Kurihara

PLOS Biology　19　(3)　e3001123-e3001123　2021年3月26日
出版者・発行元： Public Library of Science (PLoS)
DOI： 10.1371/journal.pbio.3001123 　

eISSN：1545-7885

詳細を見る詳細を閉じる

The female gametophytes of angiosperms contain cells with distinct functions, such as those that enable reproduction via pollen tube attraction and fertilization. Although the female gametophyte undergoes unique developmental processes, such as several rounds of nuclear division without cell plate formation and final cellularization, it remains unknown when and how the cell fate is determined during development. Here, we visualized the living dynamics of female gametophyte development and performed transcriptome analysis of individual cell types to assess the cell fate specifications in <italic>Arabidopsis thaliana</italic>. We recorded time lapses of the nuclear dynamics and cell plate formation from the 1-nucleate stage to the 7-cell stage after cellularization using an in vitro ovule culture system. The movies showed that the nuclear division occurred along the micropylar–chalazal (distal–proximal) axis. During cellularization, the polar nuclei migrated while associating with the forming edge of the cell plate, and then, migrated toward each other to fuse linearly. We also tracked the gene expression dynamics and identified that the expression of <italic>MYB98pro</italic>::<italic>GFP–MYB98</italic>, a synergid-specific marker, was initiated just after cellularization in the synergid, egg, and central cells and was then restricted to the synergid cells. This indicated that cell fates are determined immediately after cellularization. Transcriptome analysis of the female gametophyte cells of the wild-type and <italic>myb98</italic> mutant revealed that the <italic>myb98</italic> synergid cells had egg cell–like gene expression profiles. Although in <italic>myb98</italic>, egg cell–specific gene expression was properly initiated in the egg cells only after cellularization, but subsequently expressed ectopically in one of the 2 synergid cells. These results, together with the various initiation timings of the egg cell–specific genes, suggest complex regulation of the individual gametophyte cells, such as cellularization-triggered fate initiation, MYB98-dependent fate maintenance, cell morphogenesis, and organelle positioning. Our system of live-cell imaging and cell type–specific gene expression analysis provides insights into the dynamics and mechanisms of cell fate specifications in the development of female gametophytes in plants.
Mitochondrial dynamics and segregation during the asymmetric division of Arabidopsis zygotes 査読有り

Yusuke Kimata, Takumi Higaki, Daisuke Kurihara, Naoe Ando, Hikari Matsumoto, Tetsuya Higashiyama, Minako Ueda

Quantitative Plant Biology　1　2020年11月30日
出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)
DOI： 10.1017/qpb.2020.4 　

eISSN：2632-8828

詳細を見る詳細を閉じる

<title>Abstract</title> The zygote is the first cell of a multicellular organism. In most angiosperms, the zygote divides asymmetrically to produce an embryo-precursor apical cell and a supporting basal cell. Zygotic division should properly segregate symbiotic organelles, because they cannot be synthesized <italic>de novo</italic>. In this study, we revealed the real-time dynamics of the principle source of ATP biogenesis, mitochondria, in <italic>Arabidopsis thaliana</italic> zygotes using live-cell observations and image quantifications. In the zygote, the mitochondria formed the extended structure associated with the longitudinal array of actin filaments (F-actins) and were polarly distributed along the apical–basal axis. The mitochondria were then temporally fragmented during zygotic division, and the resulting apical cells inherited mitochondria at higher concentration compared to the basal cells. Further observation of postembryonic organs showed that these mitochondrial behaviours are characteristic of the zygote. Overall, our results showed that the zygote has spatiotemporal regulation that unequally distributes the mitochondria.
A new role for histone demethylases in the maintenance of plant genome integrity 査読有り

Javier Antunez-Sanchez, Matthew Naish, Juan Sebastian Ramirez-Prado, Sho Ohno, Ying Huang, Alexander Dawson, Korawit Opassathian, Deborah Manza-Mianza, Federico Ariel, Cecile Raynaud, Anjar Wibowo, Josquin Daron, Minako Ueda, David Latrasse, R Keith Slotkin, Detlef Weigel, Moussa Benhamed, Jose Gutierrez-Marcos

eLife　9　2020年10月27日
出版者・発行元： eLife Sciences Publications, Ltd
DOI： 10.7554/elife.58533 　

eISSN：2050-084X

詳細を見る詳細を閉じる

Histone modifications deposited by the Polycomb repressive complex 2 (PRC2) play a critical role in the control of growth, development, and adaptation to environmental fluctuations of most multicellular eukaryotes. The catalytic activity of PRC2 is counteracted by Jumonji-type (JMJ) histone demethylases, which shapes the genomic distribution of H3K27me3. Here, we show that two JMJ histone demethylases in <italic>Arabidopsis</italic>, EARLY FLOWERING 6 (ELF6) and RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6 (REF6), play distinct roles in H3K27me3 and H3K27me1 homeostasis. We show that failure to reset these chromatin marks during sexual reproduction results in the transgenerational inheritance of histone marks, which cause a loss of DNA methylation at heterochromatic loci and transposon activation. Thus, Jumonji-type histone demethylases play a dual role in plants by helping to maintain transcriptional states through development and safeguard genome integrity during sexual reproduction.
Intracellular dynamics and transcriptional regulations in plant zygotes: a case study of Arabidopsis

Yusuke Kimata, Minako Ueda

Plant Reproduction　33　(2)　89-96　2020年6月
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s00497-020-00389-7 　

ISSN：2194-7953

eISSN：2194-7961
Live-Cell Imaging of Zygotic Intracellular Structures and Early Embryo Pattern Formation in Arabidopsis thaliana. 国際誌査読有り

Minako Ueda, Yusuke Kimata, Daisuke Kurihara

Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)　2122　37-47　2020年1月

DOI： 10.1007/978-1-0716-0342-0_4 　

詳細を見る詳細を閉じる

Plant embryogenesis begins with fertilization and ends with the generation of the basic body plan of the future plant. Despite its importance, the dynamics of flowering plant ontogeny have long been a mystery, because the embryo develops deep in the maternal tissue. Recently, an embryonic live-cell imaging system was established in Arabidopsis thaliana by developing an in vitro ovule cultivation method and utilizing two-photon excitation microscopy (2PEM), which is suitable for deep imaging. This system enabled us to visualize intracellular dynamics during zygote polarization and monitor the cell division pattern during embryogenesis from the zygote until organ formation. In this chapter, we describe a method that allows for high-resolution imaging of cytoskeletal rearrangements in the zygote and long-term tracing of embryo patterning.
New cues for body axis formation in plant embryos 査読有り

Minako Ueda, Frédéric Berger

Current Opinion in Plant Biology　47　16-21　2019年2月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.pbi.2018.08.005 　

ISSN：1369-5266
Polar vacuolar distribution is essential for accurate asymmetric division of Arabidopsis zygotes. 国際誌査読有り

Kimata Y, Kato T, Higaki T, Kurihara D, Yamada T, Segami S, Morita MT, Maeshima M, Hasezawa S, Higashiyama T, Tasaka M, Ueda M

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America　116　(6)　2338-2343　2019年2月

DOI： 10.1073/pnas.1814160116 　

ISSN：0027-8424
シロイヌナズナ受精卵の極性化動態

植田美那子, 植田美那子, 木全祐資, 加藤壮英, 桧垣匠, 桧垣匠, 山田朋美, 山田朋美, 栗原大輔, 栗原大輔, 森田(寺尾)美代, 森田(寺尾)美代, 馳澤盛一郎, 東山哲也, 東山哲也, 東山哲也, 田坂昌生

Plant Morphology　30　(1)　2018年

ISSN：0918-9726
In Vitro Ovule Cultivation for Live-cell Imaging of Zygote Polarization and Embryo Patterning in Arabidopsis thaliana 招待有り査読有り

Daisuke Kurihara, Yusuke Kimata, Tetsuya Higashiyama, Minako Ueda

JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS　(127)　2017年9月

DOI： 10.3791/55975 　

ISSN：1940-087X
Transcriptional integration of paternal and maternal factors in the Arabidopsis zygote 査読有り

Minako Ueda, Ernst Aichinger, Wen Gong, Edwin Groot, Inge Verstraeten, Lam Dai Vu, Ive De Smet, Tetsuya Higashiyama, Masaaki Umeda, Thomas Laux

GENES & DEVELOPMENT　31　(6)　617-627　2017年3月

DOI： 10.1101/gad.292409.116 　

ISSN：0890-9369

eISSN：1549-5477
シロイヌナズナ受精卵の極性化動態

木全祐資, 栗原大輔, 栗原大輔, 栗原大輔, 桧垣匠, 河島友和, 佐藤良勝, 山田朋美, BERGER Frederic, 馳澤盛一郎, 東山哲也, 東山哲也, 東山哲也, 植田美那子, 植田美那子

Plant Morphology　29　(1)　2017年

ISSN：0918-9726
Cytoskeleton dynamics control the first asymmetric cell division in Arabidopsis zygote 査読有り

Yusuke Kimata, Takumi Higaki, Tomokazu Kawashima, Daisuke Kurihara, Yoshikatsu Sato, Tomomi Yamada, Seiichiro Hasezawa, Frederic Berger, Tetsuya Higashiyama, Minako Ueda

PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA　113　(49)　14157-14162　2016年12月

DOI： 10.1073/pnas.1613979113 　

ISSN：0027-8424
Combination of Synthetic Chemistry and Live-Cell Imaging Identified a Rapid Cell Division Inhibitor in Tobacco and Arabidopsis thaliana. 査読有り

Masakazu Nambo, Daisuke Kurihara, Tomomi Yamada, Taeko Nishiwaki-Ohkawa, Naoya Kadofusa, Yusuke Kimata, Keiko Kuwata, Masaaki Umeda, Minako Ueda

Plant & cell physiology　57　(11)　2255-2268　2016年11月

DOI： 10.1093/pcp/pcw140 　

eISSN：1471-9053

詳細を見る詳細を閉じる

Cell proliferation is crucial to the growth of multicellular organisms, and thus the proper control of cell division is important to prevent developmental arrest or overgrowth. Nevertheless, tools for controlling cell proliferation are still poor in plant. To develop novel tools, we focused on a specific compound family, triarylmethanes, whose members show various antiproliferative activities in animals. By combining organic chemistry to create novel and diverse compounds containing the triarylmethyl moiety and biological screens based on live-cell imaging of a fluorescently labeled tobacco Bright Yellow-2 (BY-2) culture cell line (Nicotiana tabacum), we isolated (3-furyl)diphenylmethane as a strong but partially reversible inhibitor of plant cell division. We also found that this agent had efficient antiproliferative activity in developing organs of Arabidopsis thaliana without causing secondary defects in cell morphology, and induced rapid cell division arrest independent of the cell cycle stage. Given that (3-furyl)diphenylmethane did not affect the growth of a human cell line (HeLa) and a budding yeast (Saccharomyces cerevisiae), it should act specifically on plants. Taking our results together, we propose that the combination of desired chemical synthesis and detailed biological analysis is an effective tool to create novel drugs, and that (3-furyl)diphenylmethane is a specific antiproliferative agent for plants.
Live-Cell Imaging and Optical Manipulation of Arabidopsis Early Embryogenesis 査読有り

Keita Gooh, Minako Ueda, Kana Aruga, Jongho Park, Hideyuki Arata, Tetsuya Higashiyama, Daisuke Kurihara

DEVELOPMENTAL CELL　34　(2)　242-251　2015年7月

DOI： 10.1016/j.devcel.2015.06.008 　

ISSN：1534-5807

eISSN：1878-1551
Rapid Elimination of the Persistent Synergid through a Cell Fusion Mechanism 査読有り

Daisuke Maruyama, Ronny Voelz, Hidenori Takeuchi, Toshiyuki Mori, Tomoko Igawa, Daisuke Kurihara, Tomokazu Kawashima, Minako Ueda, Masaki Ito, Masaaki Umeda, Shuh-ichi Nishikawa, Rita Gross-Hardt, Tetsuya Higashiyama

CELL　161　(4)　907-918　2015年5月

DOI： 10.1016/j.cell.2015.03.018 　

ISSN：0092-8674

eISSN：1097-4172
Environment-Sensitive Fluorescent Probe: A Benzophosphole Oxide with an Electron-Donating Substituent 査読有り

Eriko Yamaguchi, Chenguang Wang, Aiko Fukazawa, Masayasu Taki, Yoshikatsu Sato, Taeko Sasaki, Minako Ueda, Narie Sasaki, Tetsuya Higashiyama, Shigehiro Yamaguchi

ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION　54　(15)　4539-4543　2015年4月

DOI： 10.1002/anie.201500229 　

ISSN：1433-7851

eISSN：1521-3773
A dual-color marker system for in vivo visualization of cell cycle progression in Arabidopsis 査読有り

Ke Yin, Minako Ueda, Hitomi Takagi, Takehiro Kajihara, Shiori Sugamata Aki, Takashi Nobusawa, Chikage Umeda-Hara, Masaaki Umeda

PLANT JOURNAL　80　(3)　541-552　2014年11月

DOI： 10.1111/tpj.12652 　

ISSN：0960-7412

eISSN：1365-313X
ATM-mediated phosphorylation of SOG1 is essential for the DNA damage response in Arabidopsis 査読有り

Okamoto-Yoshiyama, K, Kobayashi, J, Ueda, M, Kimura, S, Maki, H, Umeda, M

EMBO Reports　14　(9)　817-822　2013年8月2日
The origin of the plant body axis

Minako Ueda, Thomas Laux

Current Opinion in Plant Biology　15　(6)　578-584　2012年12月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.pbi.2012.08.001 　

ISSN：1369-5266
Arabidopsis RPT2a Encoding the 26S Proteasome Subunit is Required for Various Aspects of Root Meristem Maintenance, and Regulates Gametogenesis Redundantly with its Homolog, RPT2b 査読有り

Minako Ueda, Keisuke Matsui, Sumie Ishiguro, Tomohiko Kato, Satoshi Tabata, Masatomo Kobayashi, Motoaki Seki, Kazuo Shinozaki, Kiyotaka Okada

PLANT AND CELL PHYSIOLOGY　52　(9)　1628-1640　2011年9月

DOI： 10.1093/pcp/pcr093 　

ISSN：0032-0781
Transcriptional Activation of Arabidopsis Axis Patterning Genes WOX8/9 Links Zygote Polarity to Embryo Development 査読有り

Minako Ueda, Zhongjuan Zhang, Thomas Laux

DEVELOPMENTAL CELL　20　(2)　264-270　2011年2月

DOI： 10.1016/j.devcel.2011.01.009 　

ISSN：1534-5807
植物初期胚における発生軸の獲得機構

22　(1)　23-31　2010年
出版者・発行元：
DOI： 10.5685/plmorphol.22.23 　

ISSN：0918-9726

eISSN：1884-4154
Differential Expression of WOX Genes Mediates Apical-Basal Axis Formation in the Arabidopsis Embryo 査読有り

Holger Breuninger, Enno Rikirsch, Marita Hermann, Minako Ueda, Thomas Laux

Developmental Cell　14　(6)　867-876　2008年6月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.devcel.2008.03.008 　

ISSN：1534-5807
Stepwise understanding of root development

Minako Ueda, Yoshihiro Koshino-Kimura, Kiyotaka Okada

Current Opinion in Plant Biology　8　(1)　71-76　2005年2月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.pbi.2004.11.014 　

ISSN：1369-5266
The HALTED ROOT gene encoding the 26S proteasome subunit RPT2a is essential for the maintenance of Arabidopsis meristems

M. Ueda

Development　131　(9)　2101-2111　2004年3月31日
出版者・発行元： The Company of Biologists
DOI： 10.1242/dev.01096 　

ISSN：0950-1991

eISSN：1477-9129

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

MISC 5

増大特集学術研究支援の最先端 Ⅰ.先端バイオイメージング支援プラットフォーム(ABiS) ⅳ.画像解析支援植物の細胞分裂を阻害する新たな薬剤の発見

木全祐資, 植田美那子

生体の科学　75　(5)　422-423　2024年10月15日
出版者・発行元：株式会社医学書院
DOI： 10.11477/mf.2425201909 　

ISSN： 0370-9531

eISSN： 1883-5503
植物受精卵が極性化する動態のライブイメージング

植田美那子

ＰＬＡＮＴＭＯＲＰＨＯＬＯＧＹ　29　(1)　23-26　2017年
出版者・発行元：日本植物形態学会
DOI： 10.5685/plmorphol.29.23 　

ISSN： 0918-9726

eISSN： 1884-4154

詳細を見る詳細を閉じる

多細胞生物は複雑な構造をもつが，それらは全て受精卵という単一細胞に由来する．被子植物の受精卵は明確な細胞極性をもち，非対称に分裂することで，植物体の地上部の元となる頂端細胞と，根端や胚外組織になる基部細胞を生み出す．つまり，受精卵の極性は，植物体の茎頂と根端とを結ぶ上下軸（頂端-基部軸）の確立に重要だと考えられるが，受精卵が極性化する動態はこれまで全く分かっていなかった．しかし近年，被子植物であるシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）を用いて，受精卵が極性化して不等分裂する一連の過程をライブイメージングできる系が開発されたので，本稿ではその手法について紹介したい．このライブイメージング系によって，受精卵がダイナミックに極性化する様子が初めて明らかになっただけでなく，画像解析や阻害剤による機能解析と組み合わさったことで，受精卵極性の定量化や，極性化を生み出す駆動力の特定も可能となった．本稿では，このような研究について紹介することで，今後の体軸形成研究の展開について考えたい．
植物の初期胚イメージング系の発展

植田美那子

植物科学の最前線　7　(D)　177-181　2016年
出版者・発行元：公益社団法人日本植物学会
DOI： 10.24480/bsj-review.7d5.00093 　

eISSN： 2432-9819
シロイヌナズナの頂端―基部軸形成を担うWRKY2-WOX8転写因子カスケード

植田美那子

ＰＬＡＮＴＭＯＲＰＨＯＬＯＧＹ　24　(1)　89-96　2012年
出版者・発行元：日本植物形態学会
DOI： 10.5685/plmorphol.24.89 　

ISSN： 0918-9726

eISSN： 1884-4154

詳細を見る詳細を閉じる

被子植物はさまざまな形態を有するが，それらは全て体軸に依存して形成される．体軸のなかで最も早期に形成されるのが頂端―基部軸であり，その発生は受精卵の極性にまで遡ることができる．受精卵は不等分裂をおこない，生じた頂端細胞と基部細胞が個々の発生運命に従って精緻な細胞分裂・分化を経ることで，植物体の茎頂―根端パターンが構築される．しかしながら，受精卵の極性化や不等分裂の分子機構はいまだ不明であり，それらがその後のパターン形成にどう関与するかも分かっていなかった．そんななか，我々はシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）の受精卵と基部細胞の系譜で働くWRKY2転写因子が，受精卵の極性化と胚のパターン形成をともに制御することを見出した（Ueda et al. 2011）．本総説では，その発見の経緯を概説するとともに，WRKY2を起点とする転写因子カスケードが頂端―基部軸を形成するしくみを明らかにするためには，今後どのように研究を展開すべきかについて，近年開発の進んできた新たな実験系を紹介しつつ考察したい．
根端分裂組織-根端分裂組織の維持に関わる制御因子

植田美那子

蛋白質核酸酵素増刊植物の形づくり第47巻第12号　1530-1534　2002年

書籍等出版物 3

エッセンシャル遺伝学・ゲノム科学

植田美那子, 栗原大輔, 水多陽子

化学同人　2021年1月

ISBN: 9784759820485
テイツ/ザイガー植物生理学・発生学

植田美那子, 金岡雅浩, 東山哲也

講談社　2017年2月

ISBN: 9784061538962
細胞履歴に基づく植物の形態形成

植田美那子

国際高等研究所　2011年7月29日

講演・口頭発表等 37

Intra-cellular dynamics in zygotes and early embryos 招待有り

Minako Ueda

Joint Meeting of JSCB 77th and JSDB 58th　2025年7月17日
Live-cell imaging and mechanical simulation of plant axis formation during early embryogenesis 招待有り

Minako Ueda

Cold Spring Harbor Asia Conference “Plant Reproductive Development and Genomics”　2025年5月21日
Live-cell imaging of Marchantia zygote 招待有り

Minako Ueda

International Marchantia Workshop 2024　2024年11月19日
⾮モデル⽣物とイメージング

植田美那子, 佐藤良勝

第76回日本細胞生物学会大会　2024年7月18日
Live-cell imaging and quantitative modeling of the body axis formation during Arabidopsis embryogenesis. 招待有り

Minako Ueda

The 27th International Congress on Sexual Plant Reproduction (27th ICSPR)　2024年7月9日
Plant axis formation during early embryogenesis. 招待有り

Minako Ueda

Gordon Research Conference “Plant Molecular Biology”　2024年6月10日
ライブセルイメージングで解き明かす植物初期胚の内部流動ダイナミクス招待有り

植田美那子

第46回日本分子生物学会年会　2023年12月6日
Live-cell imaging of the body axis formation during Arabidopsis embryogenesis.

Minako Ueda

Taiwan-Japan Plant Biology 2023 (TJPB2023)　2023年10月14日
ライブイメージングと定量数理解析で迫る植物受精卵の極性化機構

植田美那子

第75回日本細胞生物学会大会　2023年6月28日
Quantification of zygote polarization dynamics for body axis formation in Arabidopsis.

Minako Ueda

The 33rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR2023)　2023年6月6日
植物受精卵における細胞内動態のライブイメージング招待有り

植田美那子

植物生理学会第64回年会関連集会「第25 回植物オルガネラワークショップ」　2023年3月14日
植物発生のライブイメージング〜たった一つの受精卵から植物体ができる仕組み〜招待有り

植田美那子

異分野融合研究セミナーiSeminar　2023年2月14日
植物発生のライブイメージング〜たった一つの細胞から、何がどうなって植物体になるの？招待有り

植田美那子

第68 回 MNTC 講演会　2022年11月4日
ライブイメージングと画像解析で迫る植物受精卵の極性化動態招待有り

植田美那子, 檜垣匠

生命科学連携推進協議会 4プラットフォーム成果シンポジウム　2022年6月3日
Live-cell imaging of body axis formation in plant embryos. 招待有り

発生生物学会のサテライトシンポジウム　2022年5月30日
植物胚における体軸形成機構招待有り

植田美那子

第63回日本植物生理学会年会日本植物生理学会奨励賞受賞講演, オンライン　2022年3月23日
Live-cell imaging of the polarization dynamics of plant zygote. 招待有り

第44回日本分子生物学会年会　2021年12月3日
受精卵と初期胚における周期と変調から解き明かす植物の体軸形成機構招待有り

植田美那子, 小松大鳳, 田中小百合, 檜垣匠, 松本光梨, 木全祐資, 鎌本直也, 藤本仰一, 東山哲也

日本植物学会第85回大会, オンライン　2021年9月18日
Spatiotemporal dynamics of axis formation in Arabidopsis embryos. 招待有り

Ueda M., Kimata Y., Matsumoto H., Higaki T., Kurihara D., Higashiyama T.

国際ウェビナーシリーズ “From Cellular Dynamics to Morphology”　2020年12月8日
ライブイメージングで迫るシロイヌナズナの体軸形成機構

植田美那子, 木全祐資, 松本光梨, 桧垣匠, 小松大鳳, 田中小百合, 栗原大輔, 東山哲也

東北植物学会第10 回山形オンライン大会　2020年12月13日
Live imaging of asymmetric cell division of plant zygote. 招待有り

第43回日本分子生物学会年会　2020年12月3日
ライブイメージングと画像解析で迫る植物の体軸形成機構招待有り

植田美那子

東北大学・理化学研究所連携シンポジウム　2020年12月1日
Live-cell imaging from zygote polarization to embryo patterning in plant. 招待有り

日本発生生物学会JSDB Online Trial Meeting 2020　2020年9月24日
受精卵の内部動態から迫る植物の体軸形成機構

植田美那子, 木全祐資, 松本光梨, 檜垣匠, 栗原大輔, 東山哲也

日本植物学会第84回大会　2020年9月19日
Live-cell imaging of the polarization dynamics of plant zygote: Polar vacuolar distribution is essential for accurate asymmetric division. 招待有り

第42回日本分子生物学会年会　2019年12月4日
ライブイメージングで迫る植物の初期発生機構招待有り

植田美那子

首都大学東京バイオコンファレンス2019　2019年11月15日
Live-cell imaging of the intracellular dynamics of Arabidopsis zygote. 招待有り

Genomic Arabidopsis Resource Network 2018 (GARNet 2018)　2018年9月19日
Live-cell imaging of the axis formation in Arabidopsis zygote. 招待有り

The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction (25th ICSPR)　2018年6月14日
受精による細胞極性の破壊と再構成〜ライブイメージングで迫る受精前後の細胞内変化〜招待有り

植田美那子, 木全祐資, 加藤壮英, 桧垣匠, 山田朋美, 栗原大輔, 森田(寺尾) 美代, 馳澤盛一郎, 東山哲也, 田坂昌生

日本植物学会第81回大会　2017年9月8日
Live-cell imaging of the plant axis formation responding to fertilization signals. 招待有り

2017年7月9日
Live-cell imaging of the intracellular dynamics during zygote polarization. 招待有り

2017年6月27日
Live imaging of microtubule dynamics during plant zygote polarization. 招待有り

第69回日本細胞生物学会大会　2017年6月14日
How plant body is generated from a single cell? 招待有り

第13回日独先端科学シンポジウム　2016年10月7日
受精卵の極性化動態〜植物の体軸形成のしくみ〜招待有り

木全祐資, 栗原大輔, 東山哲也, 植田美那子

第38回日本分子生物学会年会　2015年12月2日
シロイヌナズナ受精卵のイメージングとケミカルスクリーニング：細胞極性と不等分裂を制御する仕組みとは？招待有り

植田美那子, 木全祐資, 栗原大輔, 山田朋美, 南保正和, 大川(西脇)妙子, 桑田啓子, 梅田正明, 東山哲也

日本植物学会第79回大会　2015年9月6日
Combination of live imaging and chemical approach to understand the axis formation mechanism of Arabidopsis zygote. 招待有り

2015年8月27日
Integration of paternal and maternal factors directly regulates transcription of Arabidopsis embryo patterning gene WOX8. 招待有り

2014年6月15日

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

産業財産権 1

植物細胞分裂抑制剤

植田美那子, 南保正和, 栗原大輔, 桑田啓子, 大川(西脇)妙子

産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 20

植物生殖の鍵分子ネットワーク

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

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (International Leading Research )

研究種目：Fund for the Promotion of Joint International Research (International Leading Research )

研究機関：The University of Tokyo

2023年1月～ 2029年3月
受精卵に特徴的な微小管構造から植物の体軸形成機構を解き明かす

植田美那子

2023年4月～ 2026年3月
生命情報の低次元化を起点とする多階層モデル駆動型研究戦略の創出

植田美那子

2021年10月～ 2026年3月

詳細を見る詳細を閉じる

高次元かつ多階層の生命システムは複雑であり、「どの遺伝子が、どの事象を制御し、どのルールに寄与するか」という分子機構の全容を解明することは至難です。本研究では、生命システム自体を低次元化した定量数理モデル(多階層モデル)を構築し、そこにオミクス解析やイメージング解析から得た実体情報も低次元化して導入することで、生命システムを包括的に理解するという新たな方法論の開発を目指します。
たった一つの受精卵から、何がどうなって植物の形ができるの？

植田美那子

研究機関：Tohoku University

2021年4月～ 2026年3月
細胞システムの自律周期とその変調が駆動する植物の発生

中島敬二, 上田貴志, 植田美那子, 望月敦史, 近藤洋平, 稲見昌彦, 遠藤求, 深城英弘, 河内孝之, 小田祥久, 塚谷裕一

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究機関：Tohoku University

2019年6月～ 2024年3月

詳細を見る詳細を閉じる

本年度は、年度開始当初から新型コロナウィルス感染症により対面でのディスカッションや海外渡航が禁止され、総括班活動を様々な制限下で行う必要が生じたが、総括班員の情報学者の主導により、オンラインコミュニケーションツールを積極的に導入することで、円滑かつ活発な総括班活動を展開した。まず本年度から参画した25の公募研究班について、共同研究の可能性を基に6つのグループに分けてオンラインミーティングを開催した。これにより初対面の研究者間においても多くの学際融合研究が開始された。年度開始当初にはまだ普及していなかったZoomやSpatial chatといったツールを積極的に用いて領域会議や総括班会議、若手ワークショップを開催した。オンライン会議開催のノウハウをレポートにまとめて領域HPで公開することで、研究者コミュニティに貢献した。国際活動支援のうち若手研究者の海外派遣支援は中止を余儀なくされた。また神戸大学で行う予定で準備していた国際シンポジウム"From Cellular Dynamics to Morphology"については、招聘を予定していたスピーカーの同意を得てウェビナーシリーズとして開催した。これには世界30か国から600名を超える参加者があり、非常に好評であった。若手ワークショップもオンライン形式で開催し、大学院生や研究員による発表に加え、領域外の研究者による融合研究セミナーや、キャリア支援セミナーを開催した。また若手6チームにより融合研究コンペを開催した。数理解析道場と画像解析道場もオンラインで並行して開催した。
受精卵の周期的動態が非対称性と体軸を生み出す原理の解明

植田美那子

2019年6月～ 2024年3月

詳細を見る詳細を閉じる

受精卵の極性化と不等分裂は、個体発生の原点である。しかし植物では、受精卵内部でどのような因子が、どのような現象を制御するのか、いまだほとんど分かっていない。その理由としては、被子植物の花の奥深くに存在する受精卵や胚を生きたまま観察する手法がなかったことと、従来の遺伝学的スクリーニングは、致死性や冗長性のために鍵遺伝子を見出すには不充分だった点が挙げられる。そんななか、研究代表者らはシロイヌナズナを用いて、細胞内動態の詳細なライブイメージングを進めてきた（Susaki et. al., 2021）。このライブイメージング手法と、多様な変異体や阻害剤を組み合わせた解析の結果、受精卵での細胞周期の進行や、それに伴うオルガネラ構造の変化など、さまざまな周期動態を見出した。さらに、液胞のような巨大なオルガネラも、柔軟に形を変えながら徐々に受精卵の基部側に移動し、受精卵から始まる頂端－基部軸の形成に寄与することを発見した。さらに、この動態が、液胞膜の柔軟化や移動方向の決定など、さまざまな過程を経て制御されることも見出し、各過程が、膜リン脂質を介した小胞輸送経路や、受精後に活性化されるリン酸化経路によって実現することも突き止めた（Matsumoto et. al., 2021）。加えて、受精卵や初期胚を単離してトランスクリプトーム（RNA-seq）解析を行い、見出した候補遺伝子群の役割について検討した結果、体軸形成に必要だと考えられる因子を複数得ることに成功した（投稿準備中）。さらに、本研究において見出した細胞内事象や、研究におけるライブイメージング手法の有効性について、学会や学術誌において報告した（Autran et. al., 2021）。
植物の体軸を作る分子機構の解明

植田美那子

研究機関：Tohoku University

2021年～ 2023年
植物の上下軸の決定と上下軸に沿ったパターン形成を担う分子機構

植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2019年4月～ 2022年3月

詳細を見る詳細を閉じる

受精から始まる胚の体軸形成は、個体発生の原点である。しかし植物では、受精卵や初期胚が体軸形成を行う過程において、細胞内でどのような変化が起こるのか、また、それらがどのような遺伝子によって制御されるのか、いまだほとんど分かっていない。その理由としては、被子植物の花の奥深くに存在する受精卵や胚を生きたまま観察する手法がなかったことと、従来の遺伝学的スクリーニングは、致死性や冗長性のために鍵遺伝子を見出すには不充分だった点が挙げられる。そんななか、研究代表者らはシロイヌナズナを用いて、細胞内動態の詳細なライブイメージングを進めてきた（Susaki et. al., 2021）。このライブイメージング手法と、多様な変異体や阻害剤を組み合わせた解析の結果、液胞のような巨大なオルガネラが、柔軟に形を変えながら徐々に受精卵の基部側に移動し、受精卵から始まる頂端－基部軸の形成に寄与することを発見した。さらに、この極性化動態が、液胞膜の柔軟化や移動方向の決定など、さまざまな過程を経て制御されることも見出し、各過程が、膜リン脂質を介した小胞輸送経路や、受精後に活性化されるリン酸化経路によって実現することも突き止めた（Matsumoto et. al., 2021）。加えて、受精卵や初期胚を単離してトランスクリプトーム（RNA-seq）解析を行い、見出した候補遺伝子群の役割について検討した結果、体軸形成に必要だと考えられる因子を複数得ることに成功した。さらに、本研究において見出した細胞内事象や、研究におけるライブイメージング手法の有効性について、学会や学術誌において報告した（Autran et. al., 2021）。
細胞内動態の網羅的イメージングとホームメイド薬剤による植物の不等分裂機構の解明

植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

研究機関：Tohoku University

2019年6月～ 2021年3月

詳細を見る詳細を閉じる

受精卵の極性化と不等分裂は、個体発生の原点である。しかし植物では、受精卵内部でどのような因子が、どのような現象を制御するのか、いまだほとんど分かっていない。制御因子が得られていない理由としては、遺伝子の冗長性や、遺伝子欠損株の致死性のせいで、重要な機能を担う因子の欠損株が得られにくいことが考えられている。また、細胞内現象が分かっていない理由としては、被子植物の花の奥深くに存在する受精卵の内部を生きたまま観察する手法がなかったことが理由である。そんななか、研究代表者らはシロイヌナズナを用いて、植物の受精卵の内部を高精細にライブイメージングできる方法論を世界で初めて構築した（Ueda et. al., 2020）。加えて、従来の遺伝学的スクリーニングの弱点であった、冗長性や致死性を回避して重要な制御因子を探索できる手法として化合物スクリーニングを網羅的に行った結果、受精卵の不等分裂を阻害する新規の薬剤を見出した。高感度質量分析を行って標的因子を同定するとともに、得られた因子の細胞内動態をライブイメージングした結果、特異的なリン酸化酵素とその標的因子によって、受精卵が不等分裂する際の細胞板の形成が制御されることを突き止めた。これらの成果について、現在論文を執筆中である。さらに、研究代表者が確立した新規ライブイメージング手法や見出した細胞内動態について、多くの国内外の学会で発表するとともに、学術誌での公表にも至った（Kimata and Ueda, 2020）。
2つの鍵穴をもつ転写因子が父鍵と母鍵と結合することで胚の体軸が形成される

植田美那子

2019年4月～ 2020年3月

詳細を見る詳細を閉じる

新種が誕生するには、異種間での生殖によって生じた交雑胚が無事に発生する必要がある。しかし、同じ品種間の掛け合わせでさえ、交雑胚が奇形や致死になることが知られている。つまり、父母に由来する因子が適切に協働することが胚発生に重要だと考えられるが、どのような父母因子が胚発生の何を制御するのか、ほとんど分かっていなかった。そこで研究代表者は、被子植物であるシロイヌナズナを用いて、父母に由来する因子の制御下で胚発生を担うしくみを理解するべく、父母の両方から受精卵に持ち込まれて体軸形成を制御するWRKY2転写因子と父親（精細胞）からのみ持ち込まれる偽キナーゼであるSSP、母親（卵細胞）のみに由来するHDG11/12転写因子の三者に着目し、これらが協働することで、その下流で胚発生の何が制御されるのかを解明するべく、研究をおこなった。具体的には、これら父母性の鍵因子群の下流で働く遺伝子を網羅的に同定する新たな実験系を確立したとともに、これら因子の相互作用の結果として制御される、さまざまな細胞内事象を高精細にライブイメージングした。これらの成果について、本新学術領域の領域班会議で発表しただけでなく、国際シンポジウムにて招待講演を行った。また、受精卵の内部で起こるさまざまな細胞内事象をライブイメージングする系について、新規の方法論として公開した（Ueda et. al., Plant Embryogenesis (Methods in Molecular Biology, Springer Protocol), 印刷中）。
環境刺激によるクロマチン動態制御機構の解明

松永幸大, 植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究機関：Tokyo University of Science

2015年6月～ 2020年3月

詳細を見る詳細を閉じる

植物の細胞核内のクロマチン動態を制御する因子を同定し、その因子の相互作用から核内クロマチン動態制御複合体および制御パスウェイを明らかにした。環境刺激である放射線や化学物質に暴露された時に、植物がどのように応答するか、また、分化刺激を受けて再分化するときにどのような仕組みで遺伝子の発現をすぐにONにするかを明らかにした。
植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム

木下俊則, 松林嘉克, 福田裕穂, 角谷徹仁, 白須賢, 篠崎和子, 杉本慶子, 松永幸大, 多田安臣, 鈴木孝征, 望田啓子, 植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究機関：Nagoya University

2015年6月～ 2020年3月

詳細を見る詳細を閉じる

中枢神経を持たない植物が、細胞や組織レベルで分散型の応答を行う一方、それらの情報を全身的な情報伝達系により統御する植物特有のダイナミックな環境刺激伝達機構の全体像を解明し、環境記憶がどのように植物の巧みな生存戦略を導いているのかを明らかにすることを目的とし、これまでに多くの成果（発表論文数460報）が得られ、これらの成果の多くはインパクトの高い国際誌に発表し、また新聞等の多くのメディアで取り上げられた。本領域は「局所的・自律的応答」、「長距離シグナリング」、「環境記憶」の各項目に大きく分けることができるが、これらの研究は極めて順調に進展し、項目間をつなぐような革新的な成果も得られた。
2つの鍵穴をもつ転写因子が父鍵と母鍵と結合することで胚の体軸が形成される

植田美那子

2017年4月～ 2019年3月

詳細を見る詳細を閉じる

有性生殖を行う多くの被子植物では、父親が作る精細胞と、母親が作る卵細胞が融合することで、新しい世代である受精卵が生まれ、それが細胞内極性の獲得から始まる一連の体軸形成過程を経ることで、適切な植物体の形を作り上げる。この発生の初期過程において、父母に由来する因子群が胚発生の何を担うかを理解するべく、被子植物であるシロイヌナズナにおいて、父母の両方から受精卵に持ち込まれて体軸形成を制御するWRKY2転写因子と父親（精細胞）からのみ持ち込まれる偽キナーゼであるSSP、母親（卵細胞）のみに由来するHDG11/12転写因子の三者に着目して研究をおこなった。それぞれの相互作用を詳細に判定するとともに、各因子の変異体や機能改変株を用いて精査した結果、これらが協調的に働くことで、WOX8遺伝子の転写が活性化され、受精卵の極性や胚の体軸が確立されることが明らかになった。また、これらの下流で、受精卵の極性化から始まる体軸形成が駆動される動態を可視化する方策として、シロイヌナズナを用いて、植物の受精卵の内部を高精細にライブイメージングする方法論を構築した（Ueda et. al., 2020）。この新規ライブイメージング手法や、これを用いて見出した細胞内動態について、多くの国内外の学会で発表するとともに、学術誌での公表にも至った（Kimata and Ueda, 2020）。さらに、さまざまな細胞内事象を可視化したマーカーの構築を進めており、これらをライブイメージングすることで見出した体軸形成過程の詳細について、現在論文を執筆中である。
新規イメージング法とホームメイド薬剤による植物の不等分裂機構の解明

植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究機関：Ｎagoya University

2016年4月～ 2019年3月

詳細を見る詳細を閉じる

植物において、上下軸の形成は、受精卵の細胞内極性にまで還元されるが、受精卵を極性化させるしくみについては、これまでほとんど分かっていなかった。そんななか、本研究において、シロイヌナズナの受精卵の網羅的ライブイメージングを行った結果、植物細胞のほとんどを占めるオルガネラである液胞が、受精卵の非対称分裂の制御に必須であることを発見した（Kimata et. al., 2019; Ueda and Berger, 2018）。化合物スクリーニングの結果としても、受精卵の不等分裂を阻害する新規の薬剤を複数見出した（論文執筆中）。
受精によって活性化される転写ネットワークの下流で植物体軸を構築する実働機構の解明

植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

研究機関：Nagoya University

2014年4月～ 2017年3月

詳細を見る詳細を閉じる

植物も動物と同じように、たった一つの受精卵から複雑な形が作られる。しかし、どのような順序で、また、どんな仕組みで形が作られていくのか、これまでほとんど分かっていなかった。そんななか、私は研究に適した植物であるシロイヌナズナを使って、受精卵の内部がどのように偏っていくのかをリアルタイムで観察することに成功した（Kimata et. al., 2016）。また、父親と母親の因子が協力することで、子供である受精卵が適切な形へと成長していくことも発見した（Ueda et. al., 2017）。
父母性因子の協働により植物初期胚の体軸が形成される分子機構の解明

植田美那子

2014年4月～ 2016年3月

詳細を見る詳細を閉じる

被子植物であるシロイヌナズナにおいて、父母因子の制御下で胚発生を担うしくみを理解するべく、父母の両方から受精卵に持ち込まれて体軸形成を制御するWRKY2転写因子と父親（精細胞）からのみ持ち込まれる偽キナーゼであるSSP、母親（卵細胞）のみに由来するHDG11/12転写因子の三者に着目して研究をおこなった。それぞれの相互作用を詳細に判定するとともに、各因子の変異体や機能改変株を用いて精査した結果、これらが協調的に働くことで、WOX8遺伝子の転写が活性化され、受精卵の極性や胚の体軸が確立されることが明らかになった。具体的には、SSPによって受精卵で活性化されるMAPキナーゼ経路によってWRKY2がリン酸化されること、および、リン酸化によって活性化されたWRKY2と、HDG11/12がともにWOX8遺伝子のプロモータに直接結合してWOX8の転写を促進すること、さらに、生み出されたWOX8タンパク質が受精卵の極性化と胚のパターン形成を担うことを見出した。最終年度では、この成果をまとめ、国際誌に発表した（Ueda et. al., 2017）。また、受精卵が極性化する動態や、胚の体軸形成の詳細を理解するべく、受精卵内部や胚発生様式をライブイメージングする系を立ち上げたこの系により、受精卵が極性化して非対称分裂に至る際の細胞内動態（頂端－基部軸の獲得）や、胚内部の各部位が異なる発生運命を獲得する過程（体軸に沿ったパターン形成）の可視化に成功し、これらの成果についても、国際誌や国際学会で公表した（Gooh et. al., 2015; Kimata et. al., 2016）。
父母性因子の協働により植物初期胚の体軸が形成される分子機構の解明

植田美那子

2012年4月～ 2015年3月

詳細を見る詳細を閉じる

被子植物であるシロイヌナズナにおいて、父母因子の制御下で胚発生を担う因子を網羅的に探索するべく、父母の両方から受精卵に持ち込まれて体軸形成を制御するWRKY2転写因子の下流で働く因子群を探索した。次世代シーケンサーを用いて野生型とwrky2変異体の受精卵で発現する遺伝子を網羅的に比較した結果、27の候補遺伝子を得た。これらは分泌性の低分子ペプチドや代謝酵素、主要な植物ホルモンの一つであるオーキシンの輸送や特異的なオルガネラ構造変化に関与すると推定される遺伝子など、多岐にわたっていた。これらの欠損株をストックセンターより入手し、表現型を解析したところ、うちいくつかは胚の形態に異常を示し、胚性致死となるものも見つかった。また、父母の一方からのみ受精卵に持ち込まれるSSPとPOZについても詳細に解析を行い、これらがWRKY2と協調的に胚発生を制御することを見出した。
大規模発現解析とレーザー操作で迫る植物受精卵の体軸獲得機構

植田美那子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

2012年4月～ 2015年3月

詳細を見る詳細を閉じる

被子植物であるシロイヌナズナにおいて、受精卵の極性化と初期胚の体軸形成を担う転写因子の下流で働く因子群を探索した。次世代シーケンサーを用いた遺伝子発現プロファイリングにより、野生型と変異体の受精卵で発現する遺伝子を網羅的に比較した結果、27の候補遺伝子を得た。これらは、主要な植物ホルモンの輸送や特異的なオルガネラ構造変化に関与すると推定される遺伝子など、多岐にわたっていた。これらの欠損株をストックセンターより入手し、表現型を解析したところ、うちいくつかについて、単一または多重変異体において胚の形態や生存率が異常になることを見出した。
細胞極性と遺伝子発現プログラムの可視化を基盤とした植物初期胚の体軸獲得機構の解明

植田美那子

2008年～ 2010年

詳細を見る詳細を閉じる

高等生物は複雑な構造をもつが、それらは全て受精卵という単一細胞に由来する。高等植物の受精卵は高度な細胞極性をもち、その不等分裂によって異なる発生運命をもつ娘細胞を生じる。この際の軸性は成熟体の頂端-基部軸に相当するが、初期発生の過程で体軸が形成される仕組みについては現在でもほとんど分かっていない。シロイヌナズナのホメオボックス型転写因子をコードするWOX8(WUSCHEL RELATED HOMEOBOX8)遺伝子は受精卵で発現し、その不等分裂後には一方の基部側の娘細胞にのみ発現が受け継がれる。我々は、このようなWOX8の非対称発現を制御する複数のcis配列を同定し、それぞれに特異的に結合する因子を探索した。酵母oneハイブリッド法によるスクリーニングの結果、各cis配列に特異的に結合する転写因子の同定に成功し、これら転写因子群がWOX8発現のみならず、受精卵の細胞極性や初期胚の体軸形成に重要であることを見出した。現在までに酵母twoハイブリッド法によるスクリーニングをおこない、上記の転写因子群が胚に特異的な複合体を形成して働くこと、および受精後に特異的なタンパク質調節を受けることを示唆する結果を得ている。また、これら転写因子の変異体において、受精卵を蛍光マーカーで可視化し、単離して大規模発現解析をおこなうことで、これらの下流で体軸形成を担う実働因子の網羅的な探索を進めている。
根端分裂組織の維持機構における解析

植田美那子

2002年～ 2004年

詳細を見る詳細を閉じる

シロイヌナズナのhalted root (hlr)突然変異体を用いて、根端分裂組織の維持機構について研究した。根端分裂組織に特徴的な細胞群である静止中心に対する分子マーカーを用い、胚発生過程と後胚発生過程(発芽後)における静止中心の性質を判定したところ、hlr突然変異体では胚発生過程に静止中心が形成されるものの、発芽直後から正常な静止中心が失われることが判明した。また、発芽後のhlr突然変異体の根端では細胞分裂パターンが異常になっていた。そこで、根端分裂組織の維持においてHLR遺伝子を必要とする組織を特定するために、静止中心を含む組織と含まない組織でHLR遺伝子を発現させた。その結果、静止中心を含む組織で発現させた場合にのみ、静止中心や細胞分裂パターンの異常が相補されることが明らかになった。HLR遺伝子はタンパク質分解に関わるプロテアソームのサブユニットをコードすることから、発芽後の根端分裂組織における静止中心の維持と細胞分裂パターンの制御には、静止中心におけるタンパク質分解制御が重要であることが示された。また、本研究では、シロイヌナズナに一つ存在したHLR遺伝子の相同遺伝子であるHLR-LIKE PROTEIN (HLP)遺伝子についても同様の解析をおこない、HLR遺伝子とHLP遺伝子が高等植物の発生に果たす役割の差異についても研究した。HLP遺伝子を欠損した突然変異体の単離とその表現型解析、および両遺伝子の発現解析と機能解析をおこなった結果、HLR遺伝子とHLP遺伝子はともに植物の発生に寄与するが、発芽後の根端分裂組織の維持においては、HLP遺伝子ではなくHLR遺伝子が必須であることを明らかにした。現在は、この成果をまとめた論文を執筆中である。

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示