高等植物の胚発生における茎頂分裂組織形成およびパターン形成機構の分子遺伝学的解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12740439
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 相田 光弘 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (90311787)
• Keywords: 高等植物 / シロイヌナズナ / パターン形成 / 胚発生 / CUC1 / CUC2 / オーキシン / 転写因子

Research Abstract

シロイヌナズナのCUC1およびCUC2遺伝子は、胚発生において子葉の境界部および茎頂分裂組織の分化に重要な遺伝子であり、NACドメインという保存領域をもつ相同なタンパク質をコードする。両遺伝子の発現は初期胚において子葉原基間の長くのびた領域で起こり、胚における左右相称なパターンを反映していると考えられる。本年度はこれらの遺伝子に関して以下のことを明らかにした。
・GFP::CUC2融合タンパク質の核局在性
CUC1およびCUC2タンパク質は酵母を用いた系において転写活性化能を持つことから、転写因子である可能性が高い。レポーターであるGFPとCUC2との融合タンパク質を発現するコンストラクトを植物に導入したところ、CUC2発現領域の細胞の核において特異的にGFPの蛍光が観察された。この結果はCUC2タンパク質が転写因子として働く可能性を強く支持する。
・オーキシンによるCUC1およびCUC2の発現制御
PIN1およびMP遺伝子はそれぞれオーキシンの極性移動に必須な膜タンパクおよびオーキシンのシグナル伝達に必須な転写因子をコードする。どちらの遺伝子の変異体も子葉が融合する点でcuc1・cuc2変異体と共通した表現型を示す。pin1およびmp変異体の初期胚においてCUC1の発現領域は拡大し、CUC2の発現領域は逆に減少していた。さらにpin1 cuc1、pin1 cuc2、mp cuc1、mp cuc1各二重変異体の表現型の解析により、pin1およびmpにおける子葉の融合はCUC1とCUC2の発現の乱れが主な原因であることが強く示唆された。以上の結果から、CUC1およびCUC2の発現制御にはオーキシンの極性移動およびシグナル伝達が重要な役割を果たすことが示唆された

Research Products

• [Publications] Jyan-Chyun Jang, et al.: "A critical role sterols in embryonic patterning and meristem programming revealed by the fackel mutants of Arabidopsis thaliana"Gene and Development. 14. 1485-1497 (2000)
• [Publications] Aida,M.and Tasaka,M.: "Shoot meristem formation in higher plant embryogenesis."In Meristems,eds,McManus and Veits,B.,Sheffield Academic Press,Seffield,. (In press). (2001)
• [Publications] 相田光宏,田坂昌正: "双子葉植物の胚のパターン形成"植物細胞工学シリーズ「植物の形態形成」. 12. 50-59 (2000)