植物の軸形成における細胞壁構築遺伝子群の機能解明

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17027001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 西谷 和彦 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (60164555)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 隆亮 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 講師 (90302083)
• Keywords: 軸性 / 根 / 維管束形成 / 細胞壁 / シロイヌナズナ / RNAi / XTH / 道管

Research Abstract

特定領域研究
植物の軸形成における細胞壁構築遺伝子群の機能解明
西谷和彦(東北大学大学院生命科学研究科)
シロイヌナズナの花茎で発現する細胞壁関連遺伝子群の中より、基部の伸長停止域で特異的に発現する16種の遺伝子を独自のマイクロアレーにより同定した。このうち、4遺伝子は二次壁構築に関わる遺伝子としてすでに解析されていた。残りの12遺伝子の産物の機能は未知であった。そこで、これらの遺伝子について、T-DNAタグラインの表現型の解析を行った。そのうちの一つ、グリシンリッチタンパク質(GRP1)をコードする遺伝子の欠損変異体では茎の伸長不全、道管機能不全を示唆する表現型がみられた。Promoter::GUSの発現、mRNA局在、ペプチド抗体を用いたタンパク質局在解析の結果、木部柔細胞で遺伝子が発現したのち、分泌されたタンパク質は成熟した原生木部に移行・沈着することを見いだした。シロイヌナズナの根で発現するAtXTH17,18,19,20の4遺伝子について、T-DNA挿入変異体およびpXTH::RNAiラインを用いて根の伸長における役割を解析した。4遺伝子の内、AtXTH18 mRNAの発現レベルが突出して高く、また、RNAiによりその発現量を低下させると主根の伸長が有意に抑制された。この結果はAtXTH18遺伝子が根の伸長制御において主要な役割を担うことを示している。シロイヌナズナのXTH遺伝子群の内、加水分解活性を持つと予想されているクラスIIIの7遺伝子について、その機能解析を行った。AtXTH27,28,30は共に葯で発現し、xth27/xth28の二重変異体では長角果の成長不全を起こすことを見いだした。

Research Products

• [Journal Article] A principal role for AtXTH18 in Arabidopsis root growth - a functional analysis using RNAi plants (2006)
  • Author(s): Osato, Y.Yokoyama, R., Nishitani, K.
  • Journal Title: J.Plant Res (In press)
• [Journal Article] dentification and Characterization of Arabidopsis thaliana Genes Involved in Xylem Secondary Cell Walls (2006)
  • Author(s): Yokoyama, R., Nishitani, K
  • Journal Title: J.Plant Res (In press)
• [Journal Article] A brief history of the XTH gene family (2006)
  • Author(s): Nishitani K
  • Journal Title: The Plant Cell Wall (Ed.Hayashi, T.)(Universal Publisher) (In press)
• [Journal Article] 植物細胞壁の構造と機能-比較ゲノムからのアプローチ (2006)
  • Author(s): 西谷和彦
  • Journal Title: 植物の生長調節 41(In press)
• [Journal Article] 植物細胞壁構造の多様性と動態-ゲノム情報からのアプローチ (2006)
  • Author(s): 倉澤香澄, 横山隆亮, 西谷和彦
  • Journal Title: プラントミメティックス-植物に学ぶ (In press)
• [Journal Article] Differential expression of AtXTH17, -18, -19, and -20 genes in Arabidopsis roots. Physiological roles in construction in cell wall construction (2005)
  • Author(s): Vissenberg, K., Oyama, M., Osato, Y., Yokoyama, R., Verbelen, J-P, Nishitani, K.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol 46 Pages: 192-200
• [Journal Article] AtXTH27 plays an essential role in cell wall modification during the development of tracheary elements (2005)
  • Author(s): Matsui A., Yokoyama, R., Ito, T., Seki, M., Shinozaki, K., Takahasui, T., Komeda, Y., Nishitani, K
  • Journal Title: Plant J 42 Pages: 525-534
• [Journal Article] A proteomic approach to apoplastic proteins involved in cell wall regeneration in protoplasts of Arabidopsis suspension cultured cell (2005)
  • Author(s): Kwon, H-K., Yokoyama, R., Nishitani K
  • Journal Title: Plant Cell Physiol 46 Pages: 843-857
• [Journal Article] Comprehensive approach to genes involved in cell wall. modifications in Arabidopsis thaliana. (2005)
  • Author(s): Imoto, K., Yokoyama, R., Nishitani, K.
  • Journal Title: Plant Mol.Biol 58 Pages: 177-192
• [Journal Article] Kappa-View : the web-based, plant metabolic pathway analysis tool for integration of transcript and metabolite data (2005)
  • Author(s): Tokimatsu, T., Sakurai, N., Suzuki, H., Ohta, H., Nishitani, K., Koyama, T., Umezawa, T., Misawa, N., Saito, K., Shibata, D
  • Journal Title: Plant Physiol 138 Pages: 1289-1300
• [Journal Article] Division of roles among members of the XTH gene family in plants (2005)
  • Author(s): Nishitani, K.
  • Journal Title: Plant Biosystems 139 Pages: 98-101
• [Book] 植物の生化学・分子生物学(杉山達夫監修) 2章 細胞壁 (2005)
  • Author(s): 西谷和彦
  • Total Pages: 54
  • Publisher: 学会出版センター