イネ根端メリステムの発生と異形根性の制御機構

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027015
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 犬飼 義明 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (20377790)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,400,000 (Direct Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2010: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2009: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: 植物 / 根 / 遺伝学 / 分子生物学 / 発生・分化 / 植物ホルモン / イネ / 突然変異 / 発生分化 / 遺伝子 / 分子機構 / オーキシン / ゲノム

Research Abstract

イネやトウモロコシといったイネ科植物の根系は、その成長過程において順次形成される多くの不定根(冠根)によって特徴づけられる。我々はこれまでに、冠根の発生にはAS2/LOBタンパク質をコードするCROWN ROOTLESS1 (CRL1)が重要であることを明らかにした。加えて、AP2ドメインを2つ持つAP2型転写因子であるCRL5も同様に冠根の発生に必要不可欠であるが、CRL1とは異なる遺伝的経路上で冠根の発生を制御していることを見出した。本年度はCRL5の機能解析を通して、イネにおける冠根形成の分子機構を解析した。
crl5変異体は著しく冠根数が減少する。この原因遺伝子CRL5はオーキシン早期誘導性であり、またオーキシンシグナル伝達を制御する転写因子AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF)の直接のターゲット因子であることが判明した。CRL5過剰発現体は冠根数の増加が認められ、かつ高濃度のサイトカイニンによる冠根形成の抑制作用に対して耐性を示した。そこで、サイトカイニンシグナル伝達に関与する遺伝子群の発現解析を行った結果、負の制御因子であるOsRR1などのType-A Response Regulatorの発現が野生型にくらべcrl5変異体で低く、逆にCRL5過剰発現体で高かった。さらに、crl5変異体においてCRL5プロモーター下でOsRR1を発現させた形質転換体では、crl5変異体の冠根数の減少がある程度回復していた。したがって、オーキシンにより誘導を受けたCRL5は、サイトカイニンシグナルを負に制御することにより冠根の発生を促すと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] The auxin responsive AP2/ERF transcription factor CROWN ROOTLESS5 is involved in crown root initiation in rice through the induction of OsRR1, a type-A response regulator of cytokinin signaling (2011)
  • Author(s): Yuka Kitomi
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: (掲載確定 未定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization and mapping of the CROWN ROOTLESS2 gene, CRL2, in rice (2010)
  • Author(s): Yoko Yamamoto
  • Journal Title: Rice Genetics Newsletter Volume: 25 Pages: 25-26
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dry matter production in relation to root plastic development, oxygen transport, and water uptake of rice under transient soil moisture stresses (2010)
  • Author(s): Roel R.Suralta, Yoshiaki Inukai, Akira Yamauchi
  • Journal Title: Plant and Soil (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] イネ冠根欠損型突然変異体を用いた地上部-地下部成長関係の解析 (2009)
  • Author(s): 西川浩人・尾崎祐朗・北野英己・犬飼義明
  • Journal Title: 根の研究 18 Pages: 113-116
  • NAID: 10026053816
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オーキシン誘導性イネCRL5はサイトカイニン信号伝達を負に制御し冠根形成を促す (2010)
  • Author(s): 犬飼義明
  • Organizer: 第33回根研究集会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] CRL5 promotes crown root formation through repressing cytokinin signaling in Rice (2010)
  • Author(s): Yoshiaki Inukai
  • Organizer: China-Japan Joint Workshop on Rice Morphogenesis
  • Place of Presentation: Xijiao Hotel, Beijing, China
  • Year and Date: 2010-10-09
• [Presentation] CROWN ROOTLESS5遺伝子によるイネ冠根系性の制御機構 (2010)
  • Author(s): 木富悠花
  • Organizer: 日本育種学会第117回講演会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] Functional analysis of CROWN ROOTLESS5 gene, which regulates crownroot formation in rice. (2009)
  • Author(s): Yuka Kitomi
  • Organizer: 6th International Rice Genetics Symposium 2009
  • Place of Presentation: Manila, Philippines
  • Year and Date: 2009-12-17
• [Presentation] オーキシンによる側根メリステムサイズの制御 (2009)
  • Author(s): 中村真也
  • Organizer: 第31回根研究集会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2009-11-21
• [Presentation] Molecular mechanism of auxin-mediated crown root formation in rice (2009)
  • Author(s): Inukai Yoshiaki
  • Organizer: China-Japan Joint Workshop on Organ-Development Mechanism in Rice
  • Place of Presentation: Hangzhou, China
  • Year and Date: 2009-10-13
• [Presentation] 耐旱性向上を目指したイネ根系形成機構の解析 (2009)
  • Author(s): 犬飼義明
  • Organizer: 第48回ガンマーフィールドシンポジウム
  • Place of Presentation: 水戸三の丸ホテル
  • Year and Date: 2009-07-15