植物の頂端－基部軸決定におけるオーキシン濃度勾配形成機構の細胞レベルでの解析

• Project/Area Number: 16J40171
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 宮脇 香織 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 植物ホルモン / オーキシン / 胚発生

Outline of Annual Research Achievements

被子植物は重複受精を行い、それらの種子は二倍体の胚、三倍体の胚乳、母親由来の組織である珠皮という３つの遺伝的に異なる組織で構成されている。珠皮組織は親組織から胚に栄養を送ることによって胚発生を支え、胚や胚乳を包みこんで外部環境から守る役割を持つ。珠皮組織は胚の成長に伴って液胞膜崩壊を伴うプログラム細胞死を起こすことが知られている。適切なタイミングで細胞死が起こらないと珠皮の分化や胚発生の進行に異常が起きる。これら一連の現象は胚の肥大に伴う内側からの圧力と外側の珠皮の分化状態に制御されていると考えられるが、細胞死の引き金となる因子は明らかではなかった。本研究により植物ホルモンオーキシンの細胞膜上での情報伝達に関わるシロイヌナズナの受容体様キナーゼTransmembrane kinase (TMK)ファミリーがその細胞死制御に関与すると示唆されている。TMKファミリーは４つのメンバーから構成され、TMK4遺伝子の欠損変異株(tmk4)では、受粉直後に外珠皮でオーキシン応答の著しい低下、異所的な細胞死誘導が見られた。珠皮でのオーキシン濃度は受粉直後に一過的に上昇し、受粉後の珠皮の成長開始に必要であると報告されている。TMK4によるオーキシン情報伝達は珠皮の成長を促進すると共に細胞死を抑制する役割を持つのではないかと考えている。外珠皮の細胞死の表現型を詳細に観察するためにtmk4の珠皮の電子顕微鏡観察を行った。受粉後2日目の胚珠の珠皮を観察すると、tmk4の胚珠の外珠皮の細胞に多数の小胞が現れ、細胞死が起こることがわかった。TMK4の下流因子を調べるために、RNAシーケンスによる網羅的な遺伝子発現解析を行い、tmk4での発現変動遺伝子 を抽出した。そのうちtmk4で発現が低下している遺伝子群からクチクラ形成制御の鍵となる転写因子MYB106を同定した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] 珠皮の成長過程に置けるTMKシグナリングの役割 (2019)
  • Author(s): 宮脇香織、常明増、王フェン、王水、東山哲也、楊貞標
  • Organizer: 第６０回日本植物生理学会年会