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細胞数とサイズの調節を介した葉器官サイズ決定機構の解析

Research Project

Project/Area Number 15770034
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 植物生理・分子
Research InstitutionNational Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2004-2005)
Okazaki National Research Institutes (2003)

Principal Investigator

堀口 吾朗  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 助手 (70342847)

Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywordsシロイヌナズナ / 葉原基 / 葉サイズ / 細胞増殖 / 細胞伸長 / GRA / ELO / IRX3 / AN3 / AtGRF5 / T-DNAタギング / サイズ / 葉 / 細胞数 / 細胞サイズ / 補償作用 / RNA interference / T-DNA tagging
Research Abstract

本研究の目的は、葉のサイズを制御する遺伝学的ネットワークを明らかにすることである。これまでに、葉のサイズに異常を示すシロイヌナズナ突然変異株を多数収集し、それらを葉細胞の数あるいはサイズの増減に応じクラス分けした。本年度はそれらの中でも特徴的な表現型を示す4種の突然変異株について原因遺伝子の特定を行った。
葉原基における細胞増殖期間を延長することで、葉細胞数を増加させるgrandifolia1-D (gla1-D)変異は、4番染色体の重複に起因することが示唆された。この領域は葉の細胞数を正に制御するAINTEGUMENTA (ANT)の遺伝子を含む。従って、gla1-Dにおける細胞数の増加は、ANTのコピー数の増加が引き金である可能性が示唆された。gra-1D変異が全ての葉組織の細胞を一様に増加させるのに対し、elongata1 (elo1),elo3変異は特に表皮の細胞増殖を強く促進することが判明した。これらの変異株では、表皮とその直下の組織の細胞増殖の調和が乱され、最終的に通常よりも広い細胞間隙を持つ大型かつ長い葉身が形成される。ELO1,ELO3遺伝子をT-DNA tagging法、map-based法でそれぞれ特定したところ、これらの遺伝子はRNA polymerase IIによる転写産物の伸長を制御するElongator複合体の異なるサブユニットをコードすることが明らかになった。これらの結果から、細胞増殖を介する葉サイズ制御機構には、器官全体をカバーするGRA経路、表皮を特に制御するELO経路の最低2種類が存在することが明らかとなった。
増殖を終えた葉細胞は、液胞化により急激に細胞伸長を行う。この過程に欠損を示す#116変異株の原因遺伝子をmap-based法で特定したところ、cellulose synthaseをコードするIRREGULAR XYLEM3 (IRX3)であることが判明した。IRX3は未成熟な道管特異的に発現し、道管の2次細胞壁肥厚を司る。irx3では道管の2次細胞壁が正常に形成されず、非常に道管がもろくなる。従って、葉の細胞が十分伸長するためには、通道組織からの正常な物質供給が必須であること、またこれとは対照的に、そのような欠損は細胞増殖にはほとんど影響を及ぼさないことが明らかとなった。

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2006 2005 Other

All Journal Article (8 results) Publications (1 results)

  • [Journal Article] Coordination of cell proliferation and cell expansion in the control of leaf size in Arabidopsis thaliana2006

    • Author(s)
      Horiguchi, G., Ferjani, A., Fujikura, U., Tsukaya, H.
    • Journal Title

      Journal of Plant Research 119・1

      Pages: 37-42

    • NAID

      40007130208

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Gravitropism in Leaves of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.2006

    • Author(s)
      Mano, E., Horiguhi, G., Tsukaya, H.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology 47・2

      Pages: 217-223

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The transcription factor AtGRF5 and the transcription coactivator AN3 regulate cell proliferation in leaf primordia of Arabidopsis thaliana2005

    • Author(s)
      Horiguchi, G., Kim, G.T., Tsukaya, H.
    • Journal Title

      The Plant Journal 43・1

      Pages: 68-78

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 葉の形態形成2005

    • Author(s)
      塚谷裕一, 堀口吾朗
    • Journal Title

      蛋白質核酸酵素 発生システムのダイナミクス 50・6

      Pages: 627-632

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The transcription factor AtGRF5 and the transcription coactivator AN3 regulate cell proliferation in leaf primordia of Arabidopsis thaliana2005

    • Author(s)
      Horiguchi et al.
    • Journal Title

      Plant Jorunal (In press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] The different growth responses of the Arabidopsis thaliana leaf blade and the petiole during shade avoidance are regulated by photoreceptors and sugar2005

    • Author(s)
      Kozuka et al.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology 46・1

      Pages: 213-223

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] The ATE genes are responsible for repression of transdifferentiation into xylem cells in Arabidopsis2005

    • Author(s)
      Sawa et al.
    • Journal Title

      Plant Physiol 137・1

      Pages: 141-148

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Transgene overexpression with cognate small interfering RNA in tobaccoletter

    • Author(s)
      Tomita et al.
    • Journal Title

      FEBS 573・1-3

      Pages: 117-120

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Gorou Horiguchi: "RNA silencing in plants : a shortcut to functional analysis"Differentiation. (In press). (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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