シュート軸の形成と領域化の解析

• Project/Area Number: 14036206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 長戸 康郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 教授 (10143413)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松岡 信 名古屋大学, 生物機能開発利用センター, 教授 (00270992)
• Project Period (FY): 2002 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥88,800,000 (Direct Cost: ¥88,800,000); Fiscal Year 2006: ¥17,700,000 (Direct Cost: ¥17,700,000); Fiscal Year 2005: ¥17,700,000 (Direct Cost: ¥17,700,000); Fiscal Year 2004: ¥17,700,000 (Direct Cost: ¥17,700,000); Fiscal Year 2003: ¥17,700,000 (Direct Cost: ¥17,700,000); Fiscal Year 2002: ¥18,000,000 (Direct Cost: ¥18,000,000)
• Keywords: イネ / 胚発生 / 領域か / 茎頂分裂組 / 突然変異 / パターン形成 / 葉原基 / 領域化 / 茎頂分裂組織

Research Abstract

are2は、胚の中にシュートと幼根を複数分化するなど、頂部-基部軸や背腹軸の極性異常を示した。従って、この野生型遺伝子は、胚における軸の極性および領域分化を制御していると考えられる。発芽後の植物体は、矮性、叢生で、葉身が短く、生殖成長に入る前に枯死した。原因遺伝子をポジショナルクローニング法により単離したところ、代謝酵素をコードしていた。恐らくオーキシンの生合成に関わっていると思われる
葉間期を短くするpla2変異体の原因遺伝子は、RNA結合タンパクをコードし、トウモロコシのTE1のオーソログであることを明らかにした。PLA2は、葉原基で発現し、SAMでは発現していなかった。pla2では、葉の成熟が早まっているので、PLA2は、葉の成熟速度を制御することにより、葉の分化速度を制御していると考えられる。すなわち、若い葉原基から新しい葉原基に対する分化抑制シグナルがでるが、pla2変異体では、葉の成熟が早まるため、分化抑制シグナルが早期に解除され、葉間期が短くなると考えられる
flattened shoot meristem(fsm)変異体は、発芽後1ヶ月以内にほとんど枯死する変異体で、SAMが扁平になり、中には消失するものも見られた。詳細に観察すると、生育とともにSAMは小さくなっており、葉原基に消費されていくように見えた。興味深いことに、表現型からはSAMでの細胞分裂頻度は低いと考えられるにも関わらず、histone H4やcdc20s3を発現する細胞は非常に増加していた。また、細胞のDNA量は2Cに維持され、倍数化は起っていなかった。従って、fsm変異体の細胞周期は非常に長いと思われる。葉や根のサイズも小さくなっており、fsm変異体の全身で、細胞周期が極端に長くなっていると思われる。SAMで細胞周期が長くなっているにも関わらす、葉間期はほぼ正常であるので、SAMの細胞が葉原基に吸収されるために、SAMが消失して行くと考えられる。葉間期だけでなく、葉の組織分化などのタイミングは正常であった.従って、細胞周期の長さは、発生のタイミングに影響を及ぼさないと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] OsNAM and OsCUC3 are expressed specifically in organ boundaries (2007)
  • Author(s): Hibara K
  • Journal Title: Rice Genet. Newslet 23 Pages: 96-97
• [Journal Article] PLASTOCHRON 2 regulates leaf initiation and maturation in rice (2006)
  • Author(s): Kawakatsu, T.
  • Journal Title: Plant Cell 18 Pages: 612-625
• [Journal Article] Formation, maintenance and function of the shoot apical meristem in rice (2006)
  • Author(s): Itoh, J.-I.
  • Journal Title: Plant Mol. Biol 60 Pages: 827-842
• [Journal Article] GYPSY EMBRYO gene specifies embryo position in seed through regulating ovule development in rice (2005)
  • Author(s): Yamaki, S.
  • Journal Title: Planta 222 Pages: 408-417
• [Journal Article] ABERRANT PANICLE ORGANIZATION 1 gene temporally regulates meristem identity in rice (2005)
  • Author(s): Ikeda, K.
  • Journal Title: Developmental Biology 282 Pages: 349-360
• [Journal Article] Petunia NO APICAL MERISTEM ortholog, OsNAM, is expressed in the embryonic SAM and organ boundary in rice (2005)
  • Author(s): Hibara, K.
  • Journal Title: Rice Genetics Newsletter 21 Pages: 83-85
• [Journal Article] PLASTOCHRON3 gene regulates leaf initiation rate and termination of vegetative phase (2005)
  • Author(s): Kawakatsu, T.
  • Journal Title: Rice Genetics Newsletter 21 Pages: 36-39
• [Journal Article] APICAL DISPLACEMENT 1 gene regulates apical-basal pattern formation in rice embryo (2005)
  • Author(s): Kinae, T.
  • Journal Title: Plant Science 168(印刷中)
• [Journal Article] Rice plant development : from zygote to spikelet (2005)
  • Author(s): Itoh, J-I.
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology 46 Pages: 23-47
• [Journal Article] The gene FLORAL ORGAN NUMBER1 regulates floral meristem size in rice and encodes a leucine-rich repeat receptor kinase orthologous to Arabidopsis CLAVATA1 (2004)
  • Author(s): Suzaki, T.
  • Journal Title: Development 131 Pages: 5649-5657
• [Journal Article] Characterization of leaf lateral symmetry 1 mutant (2004)
  • Author(s): Obara, M.
  • Journal Title: Breeding Science 54 Pages: 157-163
• [Journal Article] PLASTOCHRON 1, a time keeper of leaf initiation in rice, encodes cytochrome P450 (2004)
  • Author(s): Miyoshi, K.
  • Journal Title: Proceedings of National Academy of Science USA 101 Pages: 875-880
• [Publications] Yamaguchi, T.: "The YABBY gene DROOPING LEAF regulates carpel specification and midrib development in rice"Plant Cell. 16. 500-509 (2004)
• [Publications] Obara, M.: "Characterization of leaf lateral symmetry 1 mutant"Breeding Science. 54(印刷中). (2004)
• [Publications] Ikeda, K.: "Developmental course of inflorescence and spikelet in rice"Breeding Science. 54(印刷中). (2004)
• [Publications] Miyoshi, K.: "PLASTOCHRON 1, a time keeper of leaf initiation in rice, encodes cytochrome P450"Proc.Nat.Acad.of Sci.USA. 101. 875-880 (2004)
• [Publications] Komatsu, M.: "FRIZZY PANICLE is required to prevent the formation of axillary meristems and to establish floral meristem identity in rice spikelets"Development. 130. 3841-3850 (2003)
• [Publications] Satoh, N.: "The SHOOTLESS2 and SHOOTLESS1 genes are involved in both the initiation and maintenance of the shoot apical meristem through regulating the number of indeterminate cells"Genetics. 164. 335-346 (2003)
• [Publications] Satoh, N.: "The SHOOTLESS2 and SHOOTLESS1 genes are involved in both the initiation and maintenance of the shoot apical meristem through regulating the number of indeterminate cells"Genetics. 163(印刷中). (2003)
• [Publications] Nagasawa, N.: "SUPERWOMAN 1 and DROOPING LEAF genes control floral organ identity in rice"Development. 130. 705-718 (2003)
• [Publications] Ahn, B.O.: "A genetic and physica l map of the region containing PLASTOCHRON 1, a heterochronic gene, in rice (Oryza sativa L.)"Theoretical and applied Genetics. 105. 654-659 (2002)
• [Publications] Miyoshi, K.: "Temporal and spatial expression pattern of the OSVP1 and OSEM genes during seed development in rice"Plant & Cell Physiology. 43. 307-313 (2002)
• [Publications] Asai, K.: "A rice heterochronic mutant, mori1, is defective in the juvenile-adult phase change"Development. 129. 265-273 (2002)
• [Publications] Ikeda, K.: "ABERRANT PANICLE ORGANIZATION 1 gene regulates the meristem organization in rice"Rice Genetics Newsletter. 19. 42-45 (2002)