葉の細胞数をモニターする情報の実体とその器官サイズ制御における役割の解明

• Project/Area Number: 18657020
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: Rikkyo University (2008); The University of Tokyo (2006-2007)
• Principal Investigator: 堀口 吾朗 Rikkyo University, 理学部, 准教授 (70342847)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2008: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: シロイヌナズナ / 細胞増殖 / 細胞伸長 / 補償作用 / AN3 / KRP2 / Cre / Lox / キメラ解析 / OLI / GDP1 / リボソーム / ANGUSTIFOFIA3 / OLIGOCELLULA

Research Abstract

本研究は葉の細胞増殖がある種の突然変異により抑制されると、分化過程における細胞伸長が促進される「補償作用」の分子機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、補償作用が細胞自律的あるいは、非自律的に引き起こされるのかどうかを、Cre/Loxを利用した系を用いて解析した。まず、サイクリン依存性キナーゼインヒビターであるKRP2にGFP(KRP2-3xGFP)を3つタンデムに連結したキメラ遺伝子を、シロイヌナズナ野生株で過剰発現させると、補償作用が誘導された。次に、ヒートショック誘導性のCreによって、KRP2-3xGFPの発現を誘導(KRP2-3xGFP-ON)、抑制(KRP2-3xGFP-OFF)できるようにした形質転換体を作成した。葉の発生途上で、KRP2-3xGFP-ONを持つセクターを誘導し、葉が完全展開した後に補償作用の誘導の有無を検討した。すると、そのようなセクターでは補償作用が確かに誘導されたが、野生株のセクターでは誘導されなかった。これと同様に、KRP2-3xGFP-OFFを用い、葉の発生途上でKRP2の発現を消去し、野生型に戻ったセクターでは、補償作用が誘導されておらず、引続きKRP2-3xGFPを発現し続けているセクターでは、補償作用が誘導されていた。これらの結果から、KRP2の過剰発現によって引き起こされる補償作用は、細胞自律的に誘導されていることが明らかになった。
これと同様の実験を転写コアクチベーターをコードするANGUSTIFOLIA3(AN3)を用いて行った。ここでは、AN3-3xGFPをヒートショックおよびCre依存的に誘導するコンストラクトをan3変異株背景に導入した。An3は典型的な補償作用を示すが、AN3-3xGFPを発現するセクターでは、それを発現していないan3セクターとの共存時に、部分的な補償作用を示すことが示唆された。この結果は、KRP2を用いた場合とは対照的であり、補償作用の誘導機構に、細胞自律的、非自律的経路の両方が存在することが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] The more and smaller cells mutants of Arabidopsis thaliana identify novel roles for SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE genes in the control of heteroblasty. (2009)
  • Author(s): Takeshi Usami
  • Journal Title: Development 136 Pages: 955-964
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coordination of cell proliferation and cell expansion mediated by ribosome-related processes in the leaves of Arabidopsis thaliana (2009)
  • Author(s): Ushio Fujikura
  • Journal Title: The Plant Journal (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of leaf morphogenesis by long-and short-distance signaling: Differentiation of leaves intosun or shade types and compensated cell enlargement. (2008)
  • Author(s): Ali Ferjani
  • Journal Title: Plant Cell Monographs 印刷中(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of leaf development in fugu mutants of Arabidopsis thaliana reveals three compensation modes that modulate cell expansion in determinate organs (2007)
  • Author(s): Ali Ferjani
  • Journal Title: Plant Physiology 144 Pages: 988-999
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dissection of enhanced cell expansion processes in leaves by a defect in cell proliferation with reference to roles of endoreduplication (2007)
  • Author(s): Ushio Fujikura
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 48・2 Pages: 278-286
• [Journal Article] Large-scale histological analysis of leaf mutants using two simple leaf observation methods : identification of novel genetic pathways governing the size and shape of leaves (2006)
  • Author(s): Gorou Horiguchi
  • Journal Title: Plant Journal 48・4 Pages: 638-644
• [Journal Article] 葉の形態形成と植物ホルモン (2006)
  • Author(s): 山口貴大
  • Journal Title: 植物の生長調節 41・2 Pages: 122-130
• [Presentation] 種々のリボソーム関連変異株がas1/as2の背腹性異常に及ぼす効果の解析 (2009)
  • Author(s): 堀口吾朗
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-03-21
• [Presentation] CRE/Lox システムにより誘導したKRP2 モザイク葉における補償作用の解析 (2009)
  • Author(s): 川出健介
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-03-21
• [Presentation] 翻訳関連因子が葉のサイズと背腹性の制御に果たす役割 (2008)
  • Author(s): 堀口吾朗
  • Organizer: 日本植物学会第72回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] 翻訳関連因子が葉の背腹性制御に果たす役割 (2008)
  • Author(s): 堀口吾朗
  • Organizer: 日本植物形態学会第20回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] ANGUSTIFOLIA3 Plays a Role in the Growth and Patterning of Leaf through Nucleolar Functions (2008)
  • Author(s): Gorou Horiguchi
  • Organizer: 19^<th> International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
• [Presentation] angustifolia3は葉の向背軸に異常を示す変異株の表現型を促進する (2007)
  • Author(s): 堀口吾朗
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京理科大学理工学部
  • Year and Date: 2007-09-07
• [Presentation] angustifolia3変異によって発現レベルが低下する遺伝子が葉の形成に果たす役割 (2007)
  • Author(s): 堀口吾朗
  • Organizer: 日本植物形態学会
  • Place of Presentation: 東京理科大学理工学部
  • Year and Date: 2007-09-06
• [Presentation] Establishment and use of genetic resources for characterization of leaf size/shape regulation with an emphasis of compensation syndrome (2007)
  • Author(s): Gorou Horiguchi
  • Organizer: Imaging and Phenotyping in Plants
  • Place of Presentation: Montpellier, France
  • Year and Date: 2007-07-18