ゲノム障壁を支える雌蕊生殖器官形成機構の解析

• Project Area: Genome Barriers in Plant Reproduction
• Project/Area Number: 21024008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 相田 光宏 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任准教授 (90311787)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2010: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2009: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 遺伝子 / 植物 / 発生・分化 / 生殖 / シロイヌナズナ / 雌しべ / 心皮 / 分裂組織

Research Abstract

雌蕊は受粉から受精・胚発生へと到る一連の生殖過程を支える重要な器官である。本研究ではシロイヌナズナにおいてシュート器官の融合・分離と茎頂メリステム形成に働くNAC型転写因子CUC1とCUC2に着目し、生殖を支えるいくつかの重要な構造(胚珠、隔壁、および心皮融合部)の形成メカニズムを明らかにすることを目的とする。平成22～23年度において以下の成果を得た。
1)CUC1・CUC2の作用機構を明らかにする研究これまでに同定したCUC1・CUC2によって発現が制御される下流遺伝子をcuc1 cuc2二重変異体で強制的に発現させ、変異体の表現型を回復できるかどうかを調べた。その結果、胚発生ではSTM、LAS、BLR、KNAT6の各遺伝子が、CUC1とCUC2の下流で茎頂メリステム形成と子葉分離に中心的な役割を果たすことがわかった。これにより、茎頂分裂組織形成の重要な制御ステップの分子メカニズムが明らかになった。
2)雌蕊におけるCUC1・CUC2の発現制御機構の解析 CUC1およびCUC2は、発達中の雌蕊向軸側に限定された領域で発現することが分かっていた。そこで、その発現制御機構を明らかにするため、雌蕊形態に異常を示す突然変異体sptおよびcrcにおいて、各遺伝子の発現解析を行った。その結果、いずれの変異体においても、雌蕊の背軸側にCUC1とCUC2の異所的な発現が見られたことから、SPTとCRCがCUCの向軸側特異的な発現に重要な役割を示すことが分かった。さらに、cuc1およびcuc2変異はいずれもspt変異体における心皮の融合不全の表現型が抑制されることから、SPTにおけるCUC遺伝子の発現抑制が、心皮の完全な融合に重要な役割を果たすことも分かった。以上より、心皮融合を制御する遺伝子間相互作用の一端が明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Environmental risk assessment and field performance of rose (Rosa×hybrida) genetically modified for delphinidin production (2011)
  • Author(s): Nakamura N, Fukuchi-Mizutani M, Katsumoto Y, Togami J, Senior M, Matsuda Y, Furuichi K, Yoshimoto M, Matsunaga A, Ishiguro K, Aida M, Tasaka M, Fukui H, Tsuda S, Chandler S, Tanaka Y
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 28 Pages: 251-261
  • NAID: 10028259394
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis AUXIN RESPONSE FACTOR6 and 8 regulate jasmonic acid biosynthesis and floral organ development via repression of class 1 KNOX genes (2010)
  • Author(s): Tabata R, 他
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology 51 Pages: 164-175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A role for Arabidopsis PUCHI in floral meristem identity and bract suppression. (2009)
  • Author(s): Karim MR, 他
  • Journal Title: Plant Cell 21 Pages: 1360-1372
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Axils and margins : Shaping plant organs by the meristem (2011)
  • Author(s): Mitsuhiro Aida
  • Organizer: 遺伝研国際シンポジウムBeyond Frontiers in Genetics
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-14
• [Presentation] Axils and margins : Shaping plant organs by the meristem (2010)
  • Author(s): Mitsuhiro Aida
  • Organizer: NAIST GCOE国際シンポジウムPlasticity in Development and Evolution
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] Interactions among genes involved in gynoecium development in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Most.Altaf-Un-Nahar, Masao Tasaka, Mitsuhiro Aida
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] 茎頂分裂組織が肥大化するSHOOT MERISTEMLESS新奇アリルgorgonの解析 (2010)
  • Author(s): 高野翔, 他
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学、熊本
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] Interactions among Genes Involved in Carpel Margin Formation during Arabidopsis Gynoecium Development (2010)
  • Author(s): Nahar MAU, 他
  • Organizer: International Symposium of Cell-Cell Communication in Plant Reproduction : from pollination to fertilization
  • Place of Presentation: 熊本大学、熊本
• [Presentation] Genetic interaction of PUCHI and LEAFY in the formation and specification of floral meristems in Arabidopsis. (2009)
  • Author(s): Karim MR, 他
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] Functional analysis of LSH genes that are direct targets of CUC1 trans cription factor controlling organ boundary formation (2009)
  • Author(s): 武田征士, 他
  • Organizer: 20th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Edinburgh, UK
• [Book] 植物の百科事典 (2009)
  • Author(s): 相田光宏
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 種子の科学とバイオテクノロジー (2009)
  • Author(s): 相田光宏
  • Publisher: 学会出版センター
• [Remarks]
  • URL: http://bsw3.aist-nara.ac.jp/courses/courses108.html
• [Remarks]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/aida/
• [Remarks]
  • URL: http://bsgcoe.naist.jp/special-grp01.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.naist.jp/pressrelease/detail_j/topics/661/
• [Remarks]
  • URL: http://www.naist.jp/pr/pdfs/Vol17No1.pdf
• [Remarks]
  • URL: http://www.naist.jp/pr/pdfs/Vol18No2.pdf