相転換に伴うメリステムアイデンティティー決定機構の解析

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027027
• 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 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,900,000 (Direct Cost: ¥6,900,000); Fiscal Year 2010: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2009: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: 植物 / 花 / メリステム / アイデンティティー / 枝 / 幹細胞 / 器官形成 / シロイヌナズナ / 遺伝子 / 発生・分化

Research Abstract

植物は成長の過程で、適切な時期に適切な場所で花を作る。この時、どのような遺伝子が働いているのかを明らかにすることは、植物の成長メカニズムを理解するために極めて重要である。花の元になる部分(原基)は、花メリステムと呼ばれる未分化な組織で、盛んに細胞分裂を行って萼片、花弁、雄しべ、雌しべと行った各種花器官を形成する。これまでの研究から、シロイヌナズナの転写調節因子PUCHIが花メリステムにおける細胞の運命決定に関わることが明らかになっていた。本研究ではPUCHIの遺伝子機能が破壊された突然変異体を、他の遺伝子の突然変異体と組み合わせてその影響を詳しく調べることにより、PUCHIの機能をより詳しく明らかにした。これまでに知られた花メリステムの細胞運命決定因子(LFY、UFO)や分裂活性の維持に関わる因子(CUC2、CUC3、FIL)の突然変異体と組み合わせたところ、花メリステムがほとんど形成されず、花を欠失してしまう表現型が見られた。PUCHIとLFYの二重変異体についてさらに詳しい形態解析を行ったところ、メリステムの細胞分裂活性と密接に関係するマーカーであるSTM遺伝子の発現が著しく減少することが分かった。以上から、PUCHIは花メリステムの細胞運命決定のみならず、分裂活性を保つのにも重要な役割を果たすことが明らかになった。現在、PUCHIがどのようにしてこれらの機能を果たすのかを、分子レベルで解析中である。

Research Products

• [Journal Article] CUP-SHAPED COTYLEDON1 transcription factor activates the expression of LSH4 and LSH3, two members of the ALOG gene family, in shoot organ boundary cells. (2011)
  • Author(s): Takeda S
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 62(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of the embryonic shoot apical meristem in Arabidopsis thaliana. (2011)
  • Author(s): Takeda S
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 124 Pages: 211-219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] gorgon, a novel missense mutation in the SHOOT MERISTE MLESS gene, impairs shoot meristem homeostasis in Arabidopsis. (2010)
  • Author(s): Takano S
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology Volume: 51 Pages: 621-634
  • 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] 器官境界部で発現するALOGファミリー遺伝子LSH4の機能解析 (2011)
  • Author(s): 武田征士
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: (東北大学で開催予定が中止となり、年会講演要旨集で発表)
  • Year and Date: 2011-03-22
• [Presentation] Axils and Margins : Shaping Plant Organs by the Meristems. (2010)
  • Author(s): Aida M
  • Organizer: NAIST Global COE International Symposium 2010-Plasticity in Development and Evolution.
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学、生駒
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] Axils and Margins : Shaping Plant Organs by the Meristems. (2010)
  • Author(s): Aida M
  • Organizer: NIG Symposium 2010 Beyond Frontiers in Genetics
  • Place of Presentation: 遺伝学研究所、三島
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] シロイヌナズナにおける花メリステムの形成機構 (2010)
  • Author(s): 相田光宏
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会シンポジウム「多様な形を作り出す植物の発生機構-その共通性と独自性
  • Place of Presentation: 中部大学、春日井
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] gorgon, a novel missense mutation in the SHOOT MERISTEMLESS gene, impairs shoot meristem homeostasis in Arabidopsis. (2010)
  • Author(s): Aida M
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research.
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2010-06-08
• [Presentation] LSH4 and LSH3, two members of the ALOG gene family in Arabidopsis thaliana, are activated in shoot organ boundary cells by the transcription factor CUP-SHAPED COTYLEDON1 (2010)
  • Author(s): Takeda S
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research.
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2010-06-08
• [Presentation] Interactions among genes involved in gynoecium development in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Nahar MAU
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research.
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、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://bsgcoe.naist.jp/special-grp01.html
• [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