冬の低温が植物再生を促進する仕組みを解明 -CBF-HAG1複合体がヒストンアセチル化を介して再生を促進-

2026-08-13 理化学研究所

理化学研究所などの国際共同研究グループは、冬季の長期間の低温が植物の再生能力を高める分子メカニズムを解明した。モデル植物シロイヌナズナを用いた実験で、6週間以上の低温処理により茎葉や根の再生が大幅に向上することを確認した。解析の結果、低温応答性転写因子CBFがヒストンアセチル化酵素HAG1を再生関連遺伝子の制御領域へ誘導し、ヒストンアセチル化を促進することで、再生制御因子WOX5などの発現を活性化することが判明した。このCBF-HAG1複合体によるエピジェネティック制御が、長期低温による再生促進の中核機構である。また、この経路は開花を促す春化とは独立して機能することも示された。園芸や育種で経験的に知られていた冬季の発根・接ぎ木成功率向上の科学的根拠を示す成果であり、組織培養、クローン増殖、作物育種、植物バイオテクノロジーへの応用が期待される。

長期低温処理による茎葉および根の再生能力の向上の図
図1 長期低温処理による茎葉および根の再生能力の向上

<関連情報>

長時間の低温曝露はシロイヌナズナの再生能力を高める Prolonged cold exposure enhances regeneration potential in Arabidopsis

Fu-Yu Hung ∙ Yetkin Caka Ince ∙ Ayako Kawamura ∙ … ∙ Miguel Moreno-Risueno ∙ Keqiang Wu ∙ Keiko Sugimoto
Developmental Cell  Published: August 12, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2026.07.009

Highlights

  • The winter-like prolonged cold primes regeneration potential in Arabidopsis
  • CBFs-HAG1-mediated H3 acetylation promotes regeneration after prolonged cold exposure
  • WOX5 is one of the key downstream effectors in prolonged cold-promoted regeneration

Summary

Prolonged cold exposure over winter impacts plant growth and development, but its role beyond flowering regulation remains underexplored. In this study, we show that extended cold enhances regenerative capacity, promoting both callus formation and shoot regeneration in Arabidopsis. This enhancement is mediated by the cold-induced AP2/ERF transcription factors C-REPEAT/DRE-BINDING FACTOR 1 (CBF1), CBF2, and CBF3, which interact with the histone acetyltransferase (HAT) HISTONE ACETYLTRANSFERASE OF THE GNAT FAMILY 1 (HAG1). The CBFs recruit HAG1 to the loci of key regeneration regulators, such as WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 5 (WOX5), to promote their expression via histone acetylation. Our findings thus uncover an epigenetic mechanism by which prolonged cold primes plants for enhanced regeneration, highlighting how environmental cues influence developmental plasticity in plants.

1204農業及び蚕糸
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