陽葉・陰葉の発生制御過程と葉肉細胞の軸性の解析

• Project/Area Number: 04J02337
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: National Institute for Basic Biology (2006); National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2004-2005)
• Principal Investigator: 矢野 覚士 基礎生物学研究所, 植物発生遺伝学研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 陽葉と陰葉 / 葉の発生制御 / 葉肉細胞の軸性 / systemic signaling / 光環境応答 / 糖シグナル / 光合成 / 細胞分裂

Research Abstract

陸上植物は生育する光環境に応じて陽葉と陰葉を形成する。現在までに、陽葉と陰葉を生理学的、生態学的に比較した研究が数多くおこなわれてきたが、その発生・分化過程、特に制御機構を解析した研究は数少ない。報告者が明らかにした事として、陽・陰葉への分化に成熟葉の光環境が大きく影響を与える事、陽葉形成時の細胞層数の増加は付加的な細胞分裂を伴わず、分裂方向の変化によって達成されている事、などが挙げられる。これらの事は、成熟葉から新しい葉へのlong-distance signalingが存在し、そのシグナルに応じて葉の発生プログラムが変更される事を意味している。本研究の一つの目的は、このシグナルがいったい何であるか?という事を明らかにする事である。陽・陰葉化に関わる光認識機構は、光受容体、光合成電子伝達系の酸化還元状態、光合成産物である糖の量などが考えられる。糖に関してはシンク・ソースの関係があるので、成熟葉から新しい葉へのシグナル候補として最も期待された。このためシロイヌナズナを糖含量の異なる培地上で培養し、葉の形態を比較した。しかしながら、葉の厚さは糖濃度に依存した増減が見られなかった(平成17年植物学会大会、平成18年日本植物生理学会年会で発表)。このため、スクロース以外の票因も葉の発生を制御していると考えられる。
葉の厚さ方向への細胞分裂・伸長の制御には、細胞が厚さ方向への軸性をもつ事が必要条件となる。どうやって細胞が厚さ方向への軸性を認識しているか?を遺伝学的に明らかにする事が本研究の2つ目の目的である。葉の厚さに関しては、これまでにわずかに報告例があるが、陽葉・陰葉化に関わっている可能性のあるものは無かった。そこで、新規に変異体をスクリーニングする事にし、強光環境下で葉の厚さに野生型と差異を示す変異体を複数単離した(平成18年植物学会大会で報告)。現在これらの変異体の解析作業を開始している。

Research Products

• [Journal Article] Analysis of Leaf Development in fugu Mutants of Arabidopsis Reveals Three Compensation Modes that Modulate Cell Expansion in Determinate Organs. (2007)
  • Author(s): Ferjani A, Horiguchi G, Yano S, Tsukaya H
  • Journal Title: Plant Physiology (In press)
• [Journal Article] Irradiance and phenotype : comparative eco-development of sun and shade leaves in relation to photosynthetic CO2 diffusion (2006)
  • Author(s): Terashima I, Hanba YT, Tazoe Y, Vyas P, Yano S
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany 57 Pages: 343-354
• [Journal Article] Photomorphogenesis of leaves : shad-avoidance and differentiation of sun and shade leaves (2005)
  • Author(s): Kim GT, Yano S, Kozuka, Tsukaya H
  • Journal Title: Photochemical & Photobiological Sciences 4 Pages: 770-774
• [Journal Article] Construction and maintenance of the optimal photosynthetic systems of the leaf, herbaceous plant and tree : an eco-developmental treatise (2005)
  • Author(s): I.Terashim, T.Araya, S.-I.Miyazawa, K.Sone, S.Yano
  • Journal Title: Annals of Botany 95 Pages: 507-519
• [Journal Article] Developmental process of sun and shade leaves in Chenopoium album L. (2004)
  • Author(s): S.Yano, I.Terahima
  • Journal Title: Plant Cell and Environment 27 Pages: 781-793
• [Book] Plant Growth Signalling
  • Author(s): David G.Robinson (eds.)
  • Publisher: Springer(In press)