ストリゴラクトン信号伝達系の解析及び菌根菌共生とのクロストークの解明

• Project/Area Number: 11J08230
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物分子生物・生理学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉田 明希子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: イネ / 発生形態 / 植物の分枝 / 分げつ

Research Abstract

ストリゴラクトン(SL)は、分枝を抑制する植物ホルモンとして知られている。イネにおいて、SLの生合成や受容に関与する遺伝子の欠損変異体は、現在6つ報告されており、それぞれの原因遺伝子が明らかにされているが, 分枝のメカニズムについて未だ不明な点が多く、それを明らかにするためには関与している他の因子の単離と同定が必要である。SLは、植物の共生菌でありリン酸を植物に供給するアーバスキュラー菌根(Arbuscular mycorrhizal : AM)菌の菌糸誘導促進シグナルとして機能することも明らかにされている。また、このSLは、植物体がリン酸欠乏にさらされたときに、根の部分で合成され、植物体の中を通って地上部のシュートへと移動することも示唆されている。しかし、SLの受容・信号伝達のメカニズムについては依然として不明な点が多い。本研究では、SLの分子抑制メカニズムを解明することにより、それにより得られた知見とAM菌共生との関連を明らかにすることを目的として行った。SL受容・伝達機構に関与する新規の因子を探索するために、分枝数に表現型を示す変異体の探索をおこなった。その結果、分枝が著しく抑制された変異体が得られた。この変異体は、栄養成長期ではほぼ全く分枝を形成しない。分枝過剰変異体であるdlOとの二重変異体では、分枝数は抑制された。さらに、リン酸欠乏下において根から分泌されるSL量をこの変異体において野生型と比較したところ、SLの分泌量は著しく低下していることが明らかになった。以上より、この変異体の原因遺伝子は、SL受容・信号伝達のほうではなく、SLの合成に関与している可能性が示唆された。しかしながら、この変異体では根の生育が非常に悪く、根からの栄養分が十分に吸収できないために地上部の分枝数が減少したため、SL量が減少している可能性も考えられる。
植物の分枝は、栄養成長と生殖成長の両方に見られる。植物個体の中で、栄養成長の分枝と生殖成長の分枝とは、トレードオフの関係にあり、それらの分枝数は反比例する傾向があることが知られている。栄養成長の分枝を抑制するのにSLが大きく関わっていることは、すでにいくつもの報告があるが、生殖成長の分枝に関してはまだよくわかっていない。そこで、生殖成長の分枝に関わるTAW1遺伝子に関する研究についてもさらに取り組んだ。TAW1遺伝子は、イネにおける生殖成長の分枝すなわち穂の枝分かれが多くなる変異体taw1-Dの解析により同定された遺伝子である。taw1-D変異体においては、TAW1遺伝子の発現量が野生型よりも高く、穂における分枝が増加する。本年度は、このTAW1遺伝子がどのように発現制御されているのかについて解析した。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Control of grass inflorescence form by the fine-tuning of meristem phase change. (2014)
  • Author(s): Junko Kyozuka, Hiroki Tokunaga, Akiko Yoshida.
  • Journal Title: Curr Opin Plant Biol. Volume: 17 Pages: 110-115
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2013.11.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Plant Vascular System : Evolution, Development and Functions. (2013)
  • Author(s): William J. Lucas, Andrew Groover, Raffael Lichtenberger, Kaori Furuta, Shri-Ram Yadav, Yk a Helariutta, Xin-Qiang He, Hiroo Fukuda, Julie Kang, Siobhan M. Brady, John W. Patrick, John Sperry, Akiko Yoshida, Ana-Flor Lopez-Millan, Michael A. Grusak, Pradeep Kachroo.
  • Journal Title: Journal of Integrative Plant Biology Volume: (印刷中) Issue: 4 Pages: 294-388
  • DOI: 10.1111/jipb.12041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TAWAWA1, a regulator of rice inflorescence architecture, functions through the suppression of meristem phase transition. (2013)
  • Author(s): Akiko Yoshida, Masafumi Sasao, Naoko Yasuno, Kyoko Takagi, Yasufumi Daimon, Ruihong Chen, Ryo Yamazaki, Hiroki Tokunaga, Yoshinori Kitaguchi, Yutaka Sato, Yoshiaki Nagamura, Tomokazu Ushijima. Toshihiro Kumamaru, Shigeru Iida, Masahiko Maekawa, Junko Kyozuka.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 100 Pages: 767-772
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ABERRANT SPIKELET AND PANICLE1, encoding a TOPLESS-related transcriptional co-repressor, is involved in the regulation of meristem fate in rice (2012)
  • Author(s): Akiko Yoshida, Yoshihiro Ohmori, Hidemi Kitano, Fumio Taguchi-Shiobara, Hiro-Yuki Hirano
  • Journal Title: Plant J. Volume: 70 Pages: 327-339
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Control of rice inflorescence form by the direct interaction between TAW1 and BOP. (2014)
  • Author(s): Tokunaga H, Yoshida A, Yamazaki R, Kyozuka J
  • Organizer: Genome Assisted Biology of Crops and Model Plant Systems
  • Place of Presentation: 中国(Suzhou)(発表確定)
  • Year and Date: 2014-04-25
• [Presentation] イネのDNAトランスポゾン、nDart1の転移に関わる自律性因子の探索. (2014)
  • Author(s): 西村秀希, 吉田明希子, 栂根一夫, 前川雅彦
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 宮城(東北大学)
  • Year and Date: 2014-03-21
• [Presentation] Oryza. longistaminataの地下茎における腋芽成長に関する解析. (2014)
  • Author(s): 吉田明希子, 寺田康彦, 巨瀬勝美, 芦刈基行, 経塚淳子
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 宮城(東北大学)
  • Year and Date: 2014-03-21
• [Presentation] TAW1とBOPの相互作用によるイネ花序形成の制御. (2014)
  • Author(s): 徳永浩樹, 吉田明希子, 山崎諒, 経塚淳子
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山(富山大学)
  • Year and Date: 2014-03-19
• [Presentation] 地下茎に形成される腋芽の発生メカニズムに関する解析. (2014)
  • Author(s): 吉田明希子, 寺田康彦, 巨瀬勝美, 芦刈基行, 経塚淳子
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山(富山大学)
  • Year and Date: 2014-03-19
• [Presentation] 収量増加に関わるTAWAWA1遺伝子の解析II. (2013)
  • Author(s): 吉田明希子, 山崎諒, 徳永浩樹, 経塚淳子
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 鹿児島(鹿児島大学)
  • Year and Date: 2013-10-13
• [Presentation] 収量増加に関わるTAWAWA1遺伝子の解析I. (2013)
  • Author(s): 山崎諒, 吉田明希子, 徳永浩樹, 経塚淳子
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 鹿児島(鹿児島大学)
  • Year and Date: 2013-10-13
• [Presentation] リン酸欠乏下における根からシュートへの移行シグナルに関する研究 (2013)
  • Author(s): 吉田明希子
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学(東京)
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] Genetic Control of Rice Inflorescence Development. (2012)
  • Author(s): 吉田明希子
  • Organizer: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • Place of Presentation: Jeju Island (Korea)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-24
• [Presentation] Analysis of TAW1 that regulates inflorescence development in rice (2012)
  • Author(s): 吉田明希子
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory for the 77th Symposium : The Biology of Plants.
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory (USA)
  • Year and Date: 2012-05-31
• [Presentation] Isolation of TAW1 which negatively regulates spikelet identity through positiveregulation of MADS box genes in rice (2011)
  • Author(s): 吉田明希子
  • Organizer: Botanikertagung
  • Place of Presentation: Germany, Berlin
  • Year and Date: 2011-09-19