植物の二次成長を制御する周期と変調の分子基盤

Publicly Offered Research

Project Area	Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
Project/Area Number	20H05404
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	伊藤恭子 (大橋恭子) 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90451830)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000) Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords	形成層 / 細胞分裂 / 植物 / 発生
Outline of Research at the Start	本研究では、モデル植物のシロイヌナズナを用い、根の形成層に焦点を当てて、以下の3つの項目から維管束形成層細胞がもつ細胞分裂活性の周期と変調をもたらす分子基盤の解明に取り組む。（１）周期を創発するメカニズムとして、形成層細胞を形成する分子基盤、（２）周期を刻むメカニズムとして、形成層の細胞分裂促進の分子基盤、（３）変調をもたらすメカニズムとして、形成層identity喪失の分子基盤の解明を進める。
Outline of Annual Research Achievements	真正双子葉植物を中心とした多くの植物では、二次成長という横方向への成長が見られる。二次成長では、維管束内の形成層における細胞分裂が大きな役割を果たしており、形成層細胞は並層分裂を繰り返すことにより細胞を供給しつづけ、産出された細胞は次第に木部あるいは篩部の細胞へと分化していく。ここでは、形成層細胞が細胞分裂を繰り返す周期と、木部あるいは篩部の細胞へと分化を始める変調の制御が、二次成長を推進する鍵となっていると考えられる。しかしながら、この形成層細胞のもつ周期とそれらに変調をもたらす分子基盤の理解は十分ではない。そこで、本研究では、維管束形成層細胞におけるこれらの分子基盤を解明することを目的としシロイヌナズナの根をモデルとして研究を進めた。形成層細胞の並層分裂制御における植物ホルモンの関与については、これまでの研究からサイトカイニンの重要性が知られているが、本研究では新たにブラシノステロイドの関与について知見を得た。生理学的・遺伝学的解析から、根の前形成層細胞および形成層細胞では、ブラシノステロイドの量に応答して並層分裂の促進と抑制が引き起こされていることが明らかとなった。また、ブラシノステロイド合成に関わる酵素遺伝子の発現解析から、それら複数の遺伝子が維管束細胞で発現することがわかり、維管束領域におけるブラシノステロイド合成制御の重要性が示唆された。次に、維管束領域におけるブラシノステロイド合成を制御する因子について調べた。これまでの研究から関与が示唆される転写因子群とブラシノステロイド合成、および、細胞分裂との関係を調べた。その結果、ブラシノステロイドの合成が形成層においてそれら転写因子の制御下で調整され、形成層細胞の分裂制御がなされていることが示唆された。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。