植物の茎頂部・根端部の幹細胞活性制御分子機構の相同性と相違点

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
• Project/Area Number: 18H04841
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 澤 進一郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 幹細胞活性制御 / CLE

Outline of Annual Research Achievements

植物の胚発生後の形態形成は、全て頂端幹細胞の活性に依存しており、その活性調節には三次元的な頂端領域での細胞間コミュニケーションを介した空間認識が必要不可欠である。茎頂と根端の幹細胞領域は構造が全く異なる。根端部では細胞系譜が追えるのに対し、茎頂部でははっきりしない。しかし、そのような異なる構造をもつ幹細胞領域の空間認識と活性制御における分子機構が全く異なるわけではなく、共通の因子も利用している。なかでも、CLE ペプチドホルモンシグナルは、両幹細胞領域の空間認識に関与し、幹細胞活性を負に制御することが知られている。茎頂部では、その活性制御に関する分子機構の知見が少しずつ得られてきているが、根端部では、CLE シグナルの受容体は同定されているものの、リガンドとなるCLE 遺伝子も同定されておらず、その全体像は分かっていない。

本研究では、構造の全く異なる二つの頂端部の幹細胞活性制御に共通して関わるCLE シグナル伝達系の解析を行い、二つの頂端部の空間認識とサイズ調節、また、それに関わる幹細胞活性制御機構の相同点と相違点について知見を得ることを目的とした。

本研究では、clv2突然変異体をさらに、突然変異原処理した種子を、CLEペプチド処理した。その結果、ほとんどのものは、ペプチドに感受性を示し、短い根を形成したが、clen3突然変異体は、さらに長い根を形成し、ペプチド抵抗性を示した。今年度、その原因遺伝子を単離し、キナーゼをコードすることを明らかにした。このキナーゼは、イネでホモログが報告されており、受容体キナーゼとMAPKKKの間でシグナルを伝達することが示唆されている。本研究により、シロイヌナズナの根端分裂組織では、CLEN3が、CLEの受容体キナーゼであるCLV1, BAM, RPK2等の下流で機能することが明らかとなった。

Research Progress Status

30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

30年度が最終年度であるため、記入しない。