Investigation of genes controlling reprogramming during stem cell formation in rice

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14446
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 高橋 実鈴 (野坂実鈴) 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 助教 (20738091)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 茎頂分裂組織 / 幹細胞 / イネ / 再分化

Outline of Annual Research Achievements

植物の茎頂分裂組織は幹細胞を含む細胞集団で構成されており、胚発生の過程で形成される。本研究は胚発生における茎頂分裂組織の形成過程において、リプログラミングにより茎頂分裂組織の幹細胞が形成されると仮定し、そのリプログラミングを起動するマスター因子を明らかにすることを目指した。イネのshootless (shl) 変異体は胚発生において幹細胞を含む茎頂分裂組織を形成することができないため、幹細胞を形成するためのリプログラミングの起動スイッチが入らない変異体であると考えられた。これまでの研究によりSHL遺伝子は小分子RNAの一種であるtasiARFの合成に関わり、tasiARFによるOsETTIN (OsETT) 遺伝子の発現抑制がイネの茎頂分裂組織の形成に必要であることが知られている。よってOsETTは幹細胞形成においてリプログラミング起動するマスター因子の発現を負に制御する働きがあり、shl変異体ではOsETTの脱抑制により下流にあるリプログラミングを起動するマスター因子の発現が低下すると考えられた。そこでshl変異体において発現が低下した遺伝子群の中にリプログラミングを起動するマスター因子が含まれると仮定し、その探索を行った。
昨年度までにリプログラミングを起動するマスター因子候補として24個の転写因子をコードする遺伝子を抽出した。本年度は、これらの24個のマスター因子候補が幹細胞形成能を持つか検証する実験を進めた。shl変異体由来のカルスは幹細胞を形成できないため再分化しない。そこでshl変異体由来のカルスにマスター因子候補を導入することで、導入した遺伝子の働きにより幹細胞形成能が回復し、再分化植物が得られるか検証する。また本年度はGFP抗体を用いたChIP解析を行うため、OsETT:GFP融合タンパクを発現するカルスを作成し、ChIP実験を進めた。