胚形成と分裂組織形成の分子機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10182101
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 岡田 清孝 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50101093)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 宗隆 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (50202130) ; 松岡 信 名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 教授 (00270992) ; 福田 裕穂 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10165293) ; 荒木 崇 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00273433) ; 篠崎 一雄 理化学研究所, ライフサイエンス筑波研究センター, 主任研究員 (20124216)
• Keywords: 胚形成 / 分裂組織 / 制御遺伝子 / 植物器官形成 / シロイヌナズナ / イネ / ヒャクニチソウ / 突然変異体

Research Abstract

本研究の目的は、植物の分裂組織から器官が分化する過程を支配する遺伝的制御の機構を理解することである。平成13年度の研究成果は以下の通りである。
岡田は、シロイヌナズナの分裂組織の維持ができなくなったhlr突然変異体を解析し、HLRタンパク質がプロテオソームの一つのブユニットであることを明らかにした。この結果は、植物細胞内のプログラム化されたタンパク質の分解が、分裂組織のサイズの維持に必要であることを示したものである。また、PRS遺伝子、FIL遺伝子、RBE遺伝子、SHV遺伝子など分裂組織および葉や花器官の横方向の軸に依存した発現パターンを示す遺伝子群の発現機構と機能を調べた。さらに、根端分裂組織の維持に関わるFTR遺伝子、CPC遺伝子、配偶体の形成に関与するKOM遺伝子、ジャスモン酸の生合成に関与し、葯の開裂に関わるDAD1遺伝子についても解析を進めた。
荒木は、花芽形成の過程に関わるFD遺伝子をクローニングし、花成においてFT遺伝子とTFL1遺伝子の拮抗的な作用が重要であることを示した。柿本はサイトカイニンがATPとADPからイソペンテニル基転移酵素によって合成されることを示し、従来の通説を覆した。また、植物細胞がサイトカイニンを受容した後のシグナル伝達過程についても解析した。篠崎はシロイヌナズナのゲノム情報を基にして、植物細胞の分裂と伸長の制御に関与すると期待される遺伝子のノックアウト株を多数分離して解析した。また、雄性不稔や胚発生不全、葉の形態異常、茎頂分裂組織の異常などを示すトランスポゾン挿入突然変異体を分離して原因遺伝子を解析した。杉山は培養細胞から茎または根の分裂組織を再構築する機構に関わるsrd2突然変異体から原因遺伝子を単離して発現を解析し、オーキシンとサイトカイニンに依存することをみいだした。田坂は、胚発生において茎頂分裂組織の形成に必要なCUC1とCUC2遺伝子を単離し、これらの遺伝子が他の分裂組織遺伝子と共同して働くことを示した。また、茎がジグザグに屈曲するzig突然変異体を解析し原因遺伝子を単離した。福田はヒャクニチソウの葉肉細胞が管状要素に分化する過程を詳細に解析し、ジーンチップを用いて篩部細胞の分化にともなって発現が誘導される多数の遺伝子を同定し、オートリシスにかかわる遺伝子を解析した。松岡はイネの胚発生時に複数のシュートが形成されるare1突然変異体、シュートが形成されないshl突然変異体、シュートの体制が異常になるsho突然変異体、器官が形成されないorl突然変異体などを解析した。これらの研究成果は、学術雑誌に論文を発表した他に、国内外の学会やシンポジウムで報告した。

Research Products

• [Publications] Matsumoto et al.: "A homeobox gene, PRESSED FLOWER, regulates lateral axis-dependent development of Arabidopsis flowers"Genes and Development. 15. 3355-3364 (2001)
• [Publications] Ishiguro et al.: "The DEFECTIVE IN ANTHER DEHISCENCE1 gene encodes a novel phospholipase A1 catalyzing the initial step of jasmonic acid biosynthesis"Plant Cell. 13. 2191-2209 (2001)
• [Publications] Seki et al.: "Monitoring the expression pattern of 1300 Arabidopsis genes under drought and cold stresses using a full-length cDNA microarray"Plant Cell. 13. 61-72 (2001)
• [Publications] Iwamoto et al.: "Elimination of POR expression correlates with red leaf formation in Amaranthus tricolor"Plant Journal. 27. 275-284 (2001)
• [Publications] K.Obara et al.: "Direct evidence of active and rapid nuclear degradation triggered by vacuole rupture during programmed cell death in Zinnia"Plant Physiology. 125. 615-626 (2001)
• [Publications] T.Sakamoto et al.: "KNOX homeodomain protein directly suppresses the expression of a gibberellin biosynthetic gene in the tobacco shoot apical meristem"Genes and Development. 15. 581-590 (2001)
• [Publications] 福田 裕穂 他: "朝倉植物生理学講座4 成長と分化"朝倉書店. 202 (2001)