イネの葉における発生制御機構の遺伝学的解析

• Project Area: Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development
• Project/Area Number: 26113503
• 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 純一 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (30345186)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 植物 / イネ / 発生・分化 / 葉

Outline of Annual Research Achievements

様々な葉の発生ステージや領域における遺伝子発現プロファイルデータを用いることによって、イネの葉の発生過程を経時的にモニターできる複数のマーカー遺伝子を同定した。これらのマーカー遺伝子を用いた解析は、葉の形態変異体における葉の発生過程の理解に有用であると考えられた。
イネには3つのWOX3様遺伝子が存在するが、それらの葉の形態形成への関与様式は不明である。そこでイネWOX3様遺伝子の機能分化について明らかにすることを目的に各遺伝子の三重変異体を作成して解析を行なった。その結果、イネのWOX3様遺伝子であるLSY1とNAL2/3は、互いに独立して葉の側方方向の形態形成に関与することが示唆された。
イネMKB3遺伝子はシロイヌナズナにおいて葉の細胞増殖に関わるAN3のホモログであり、mkb3変異体では葉における細胞増殖が抑制されると共に、細胞肥大が生じることが明らかとなっている。一方、MKB3遺伝子の発現パターンはAN3とは異なり、発現領域は葉の背軸側に限定されていた。従って、MKB3とAN3では細胞増殖の関与様式に差異がある可能性が考えられた。シロイヌナズナのAN3タンパクは葉の細胞層間を移動することによって、葉全体の細胞増殖を調節していることが知られている。イネにおいてもタンパクの細胞間の移動が重要であるかどうかを明らかにする為に、MKB3-GFP融合タンパクを発現するコンストラクトとMKB3-3×GFPを発現するコンストラクトをmkb3変異体に導入した。その結果、MKB3-GFPはmkb3変異体の表現型を戻したが、MKB3-3×GFPはmkb3変異体の異常を戻すことは出来なかった。このことから、MKB3とAN3では発現パターンは異なるものの、両者とも細胞間を移動して機能することが明らかとなった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Genome-wide prediction of spatio-temporal gene expression patterns during early embryogenesis in rice. (2016)
  • Author(s): Jun-ichi Itoh, Yutaka Sato, Yutaka Sato, Ken-ichiro Hibara, Sae Shimizu-Sato, Hiromi Kobayashi, Hinako Takehisa, Karen Sanguinet, Nobukazu Namiki, Yoshiaki Nagamura
  • Journal Title: Development Volume: 143 Pages: 1217-1227
  • DOI: 10.1242/dev.123661
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphological and molecular dissection of leaf development in wild-type and various morphogenetic mutants in rice. (2015)
  • Author(s): Dechkrong, P., Yoshikawa, T., Itoh, J.
  • Journal Title: American Journal of Plant Sciences Volume: 6 Issue: 08 Pages: 1215-1232
  • DOI: 10.4236/ajps.2015.68125
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 葉の表面構造と撥水性の発現機構 ―イネの葉における微細構造とロータス効果― (2015)
  • Author(s): 相賀 彩織・伊藤 純一
  • Journal Title: 植物科学の最前線 Volume: 6 Pages: 102-111
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genetic interaction between rice PLASTOCHRON genes and the gibberellin pathway in leaf development (2014)
  • Author(s): Mimura M, Itoh JI
  • Journal Title: Rice Volume: 7 Issue: 1 Pages: 25-25
  • DOI: 10.1186/s12284-014-0025-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The rice FISH BONE gene encodes a tryptophan aminotransferase, which affects pleiotropic auxin-related processes. (2014)
  • Author(s): Yoshikawa T, Ito M, Sumikura T, Nakayama A, Nishimura T, Kitano H, Yamaguchi I, Koshiba T, Hibara K, Nagato Y, and Itoh J
  • Journal Title: Plant J Volume: 78 Issue: 6 Pages: 927-936
  • DOI: 10.1111/tpj.12517
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] イネの葉の形態形成に関与するLEAF LATERAL SYMMETRY1遺伝子の機能解析 (2016)
  • Author(s): 本田恵倫子、ツァオリーユー、長戸康郎、佐藤豊、伊藤純一
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 横浜市立大学
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] イネの同質倍数体における形態変化と遺伝子発現の解析 (2015)
  • Author(s): 岩城敦史、伊藤純一、岡本龍史
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] 濡れ葉変異体を用いたイネの葉における撥水性の解析 (2015)
  • Author(s): 相賀沙織、伊藤純一
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] イネの発生における凹凸形成の生物学的意義 (2014)
  • Author(s): 伊藤純一
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学
  • Year and Date: 2014-09-13
  • Invited