傷害が誘導する植物再生の仕組み -熱ストレス応答因子HSFA1が細胞リプログラミングを制御-

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2026-04-27 理化学研究所,科学技術振興機構

理化学研究所と科学技術振興機構(JST)の国際共同研究グループは、植物が傷害を受けた際に再生を引き起こす分子メカニズムを解明した。熱ストレス応答因子HSFA1が、傷害刺激に応答して核内に移行し、WIND1やPLT3、ZAT6などの遺伝子を直接活性化することで、細胞リプログラミングを誘導する中核因子として機能することを明らかにした。HSFA1の活性はSUMO化により制御され、過剰な応答が抑制される仕組みも判明した。本研究は、環境ストレスと再生機構を結びつける新たな分子基盤を示し、作物の再生能力向上や育種技術の高度化への応用が期待される成果である。

傷害が誘導する植物再生の仕組み -熱ストレス応答因子HSFA1が細胞リプログラミングを制御-
図1 熱ストレスと傷害ストレスに共通して誘導される遺伝子の同定
公開RNA-seqデータの再解析により、傷害ストレス後12時間以内に発現上昇する5,615個の遺伝子のうち、1,932個の遺伝子が熱ストレスによっても誘導されることが明らかになった。

<関連情報>

傷害はHSFA1転写因子を活性化し、シロイヌナズナの細胞再プログラミングを促進する Wounding activates the HSFA1 transcription factors to promote cellular reprogramming in Arabidopsis

Duncan Coleman,Akira Iwase,Ayako Kawamura,Arika Takebayashi,Yu Chen,Max Minne,Katja E Jager,Maolin Peng,Yutaka Kodama,David S Favero,…
The Plant Cell  Published:22 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koag124

Abstract

Mechanical injury is a primary trigger for cellular reprogramming during organ regeneration, yet the molecular mechanisms that link wounding to reprogramming remain poorly understood. In this study we identify the Arabidopsis HEAT SHOCK FACTOR A1 (HSFA1) class of transcription factors, which are key regulators of the heat stress response, as central players in wound-induced callus formation and shoot regeneration. Loss of HSFA1 function in the hsfa1abd triple or hsfa1abde quadruple mutants severely impairs cellular reprogramming, reducing callus formation from wounded hypocotyls, as well as shoot regeneration from explants. Conversely, overexpression of the HSFA1d gain-of-function variant markedly enhances regeneration. Time-series RNA-seq and ChIP-seq analyses revealed that HSFA1 directly activates the key reprogramming regulators WOUND-INDUCED DEDIFFERENTIATION 1 (WIND1), PLETHORA 3 (PLT3) and ZINC FINGER OF ARABIDOPSIS THALIANA 6 (ZAT6). Furthermore, we demonstrate that HSFA1d activity is attenuated by SAP AND MIZ1 DOMAIN- CONTAINING LIGASE1 (SIZ1)-mediated SMALL UBIQUITIN-LIKE MODIFIER (SUMO)ylation, linking post-translational modification to the regulation of wound responses. Our findings establish HSFA1 as an early transcriptional hub that integrates wound signals with the activation of a broad gene network that drives cellular reprogramming, thereby providing a mechanistic framework for understanding how stress-responsive transcription factors control regeneration.

細胞遺伝子工学
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