XTHファミリーをモデルとした細胞型特異的な細胞壁構築の制御機構の分子解剖

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17370012
• 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: 遺伝子ファミリー / 根 / 維管束形成 / 細胞壁 / シロイヌナズナ / 生殖器官 / XTH / オーキシン

Research Abstract

XTHファミリーをモデルとした細胞型特異的な細胞壁構築の制御機構の分子解剖
細胞壁の構築に於いて中心的な役割を担うエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)ファミリーが顕著な細胞型特異的な発現特性と機能分担を示す事を代表者はこれまでの研究で明らかにしてきた。この点に着目し、本研究ではXTHを細胞壁酵素のモデルとして用い、細胞型を決めるシグナル→転写制御→細胞壁構築過程→細胞型固有形態に至る一連の過程を繋ぐ分子メカニズムの解明最終目指した研究を計画した。植物体を構成する多種類の細胞型(組織の種類)は、それぞれに固有の細胞壁を持つ。この点で、細胞壁は細胞型を表現する装置と見ることができる。研究代表者らのこれまでの研究により、細胞壁関連遺伝子の多くが細胞型に特異的な発現様式を示し、ファミリー内で役割分担を行っていることを明らかにしてきた。特に、細胞壁の基本骨格であるセルロース・キシログルカンの構築・再編に関わるXTHファミリーが、顕著な細胞型固有の役割分担を示すことを明らかにした。そこで本研究ではシロイヌナズナの根で発現するAtXTH17,AtXTH18、AtXTH19、AtXTH20の各遺伝子について、その発現制御および機能欠損の表現型を解析した。その結果、AtXTH18主根の伸長に必須であること、根の伸長域でのAtXTH19の転写はオーキシンのシグナル伝達経路の一つであるAXR2/IAA7を介して制御されていることを見いだした。さらに、地上部の各組織で発現し、加水分解酵素としての機能を持つと考えられているAtXTH27およびAtXTH28が生殖器官の機能発現に必須の役割を担うことを明らかにした。

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: In 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 specification 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., Takahashi, 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」2章 細胞壁(杉山達夫監修) (2005)
  • Author(s): 西谷 和彦
  • Total Pages: 54
  • Publisher: 学会出版センター