メリステム制御の基盤を支える植物幹細胞の不等分裂の分子機構の解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027002
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 藤田 知道 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (50322631)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日渡 祐二 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (10373193)
• Keywords: 植物 / 幹細胞 / 不等分裂 / メリステム / ヒメツリガネゴケ

Research Abstract

植物の形態形成はメリステムにある幹細胞の増殖と分化のバランスにより制御されている。幹細胞の不等分裂はこのようなバランスを支える基本的しくみであり、メリステムを理解するためには幹細胞の不等分裂の分子制御機構の理解は不可欠である。私達はヒメツリガネゴケから単離したプロトプラストや原糸体の頂端細胞は露出した幹細胞であり、不等分裂を細胞レベルで研究するのに極めて優れていると考えている。そこで本研究はヒメツリガネゴケの幹細胞に着目し、不等分裂による幹細胞の自己複製と細胞分化が細胞周期とともにどのように制御されているかの分子機構を細胞レベルより明らかにすることを目的とし、研究を進めた。その結果、ヒストンシャペロンNAP1とそのパラログの2重遺伝子破壊体では分化した細胞からの幹細胞化が抑制された。また、ヒメツリガネゴケのABAは細胞分裂の分裂様式の切り替え制御に関わることを明らかにし、その制御因子として細胞壁関連タンパク質やABAシグナル因子を同定することができた。それらの機能解析を開始した。また細胞がもつ位置情報は、隣り合う細胞運命の決定や維持に重要であり、このような位置情報が原形質連絡を介してどのように制御されているのか、その時空間的制御を細胞レベルで解析できる実験系を光変換蛍光タンパク質をヒメツリガネゴケの原糸体に応用することで開発できた。その結果、細胞の位置に応じて高分子の移動度が異なることを見出した。またこの違いは原形質連絡のどのような違いが原因で起こりうるのか、電子顕微鏡による超微細構造変化の解析を開始した。