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植物の葉は茎が癒合、扁平化することによって進化してきたのではないかと考えられている。種子植物の葉は形態学的に茎が変形してきたような形跡はほとんど残していない。しかし、原始的なシダ類ではしばしば茎的な特徴を残した葉が観察される。そこで、シダ類を用いて、被子植物でクローニングされ、茎葉分化に関連していると考えられるKnotted1遺伝子群の機能を解析することにより、茎葉進化の遺伝的背景を解明することを目的とした。シダ植物のミズワラビからknotted遺伝子群(KNOX)特異的なアミノ酸配列に基づきプライマーを合成し、RTPCR法を用いて、3つのKNOX関連遺伝子をクローニングすることに成功した。被子植物のKNOX遺伝子群は茎頂特異的に発現するclass1遺伝子群と全植物体で発現しているclass2遺伝子群に分かれることが知られている。本研究において、アミノ酸配列比較から、クローニングされたミズワラビknotted関連遺伝子の1つはclass1、残りはclass2の属することがわかった。このことから、これらのクラスはシダ植物と種子植物の分岐以前に分化していたことがわかった。茎的な様相を残した葉を持つシダ植物で、被子植物と同じ遺伝子群が存在していることがわかったので、茎、葉の進化は、これらの遺伝子の発現様式や機作を変化させることにより起こった可能性が高い。今後、今回クローニングされた遺伝子の発現様式をin situハイブリダイゼーションなどによって解明することにより茎葉進化の実体が解明できる。
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