ストリゴラクトン信号伝達系の解析及び菌根菌共生とのクロストークの解明

• 研究課題/領域番号: 11J08230
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉田 明希子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2013年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: イネ / 発生形態 / 植物の分枝 / 分げつ

研究概要

ストリゴラクトン(SL)は、分枝を抑制する植物ホルモンとして知られている。イネにおいて、SLの生合成や受容に関与する遺伝子の欠損変異体は、現在6つ報告されており、それぞれの原因遺伝子が明らかにされているが, 分枝のメカニズムについて未だ不明な点が多く、それを明らかにするためには関与している他の因子の単離と同定が必要である。SLは、植物の共生菌でありリン酸を植物に供給するアーバスキュラー菌根(Arbuscular mycorrhizal : AM)菌の菌糸誘導促進シグナルとして機能することも明らかにされている。また、このSLは、植物体がリン酸欠乏にさらされたときに、根の部分で合成され、植物体の中を通って地上部のシュートへと移動することも示唆されている。しかし、SLの受容・信号伝達のメカニズムについては依然として不明な点が多い。本研究では、SLの分子抑制メカニズムを解明することにより、それにより得られた知見とAM菌共生との関連を明らかにすることを目的として行った。SL受容・伝達機構に関与する新規の因子を探索するために、分枝数に表現型を示す変異体の探索をおこなった。その結果、分枝が著しく抑制された変異体が得られた。この変異体は、栄養成長期ではほぼ全く分枝を形成しない。分枝過剰変異体であるdlOとの二重変異体では、分枝数は抑制された。さらに、リン酸欠乏下において根から分泌されるSL量をこの変異体において野生型と比較したところ、SLの分泌量は著しく低下していることが明らかになった。以上より、この変異体の原因遺伝子は、SL受容・信号伝達のほうではなく、SLの合成に関与している可能性が示唆された。しかしながら、この変異体では根の生育が非常に悪く、根からの栄養分が十分に吸収できないために地上部の分枝数が減少したため、SL量が減少している可能性も考えられる。
植物の分枝は、栄養成長と生殖成長の両方に見られる。植物個体の中で、栄養成長の分枝と生殖成長の分枝とは、トレードオフの関係にあり、それらの分枝数は反比例する傾向があることが知られている。栄養成長の分枝を抑制するのにSLが大きく関わっていることは、すでにいくつもの報告があるが、生殖成長の分枝に関してはまだよくわかっていない。そこで、生殖成長の分枝に関わるTAW1遺伝子に関する研究についてもさらに取り組んだ。TAW1遺伝子は、イネにおける生殖成長の分枝すなわち穂の枝分かれが多くなる変異体taw1-Dの解析により同定された遺伝子である。taw1-D変異体においては、TAW1遺伝子の発現量が野生型よりも高く、穂における分枝が増加する。本年度は、このTAW1遺伝子がどのように発現制御されているのかについて解析した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] Control of grass inflorescence form by the fine-tuning of meristem phase change. (2014)
  • 著者名/発表者名: Junko Kyozuka, Hiroki Tokunaga, Akiko Yoshida.
  • 雑誌名: Curr Opin Plant Biol. 巻: 17 ページ: 110-115
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2013.11.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Plant Vascular System : Evolution, Development and Functions. (2013)
  • 著者名/発表者名: William J. Lucas, Andrew Groover, Raffael Lichtenberger, Kaori Furuta, Shri-Ram Yadav, Yk a Helariutta, Xin-Qiang He, Hiroo Fukuda, Julie Kang, Siobhan M. Brady, John W. Patrick, John Sperry, Akiko Yoshida, Ana-Flor Lopez-Millan, Michael A. Grusak, Pradeep Kachroo.
  • 雑誌名: Journal of Integrative Plant Biology 巻: (印刷中) 号: 4 ページ: 294-388
  • DOI: 10.1111/jipb.12041
  • 査読あり
• [雑誌論文] TAWAWA1, a regulator of rice inflorescence architecture, functions through the suppression of meristem phase transition. (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiko Yoshida, Masafumi Sasao, Naoko Yasuno, Kyoko Takagi, Yasufumi Daimon, Ruihong Chen, Ryo Yamazaki, Hiroki Tokunaga, Yoshinori Kitaguchi, Yutaka Sato, Yoshiaki Nagamura, Tomokazu Ushijima. Toshihiro Kumamaru, Shigeru Iida, Masahiko Maekawa, Junko Kyozuka.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 100 ページ: 767-772
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABERRANT SPIKELET AND PANICLE1, encoding a TOPLESS-related transcriptional co-repressor, is involved in the regulation of meristem fate in rice (2012)
  • 著者名/発表者名: Akiko Yoshida, Yoshihiro Ohmori, Hidemi Kitano, Fumio Taguchi-Shiobara, Hiro-Yuki Hirano
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 70 ページ: 327-339
  • 査読あり
• [学会発表] Control of rice inflorescence form by the direct interaction between TAW1 and BOP. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga H, Yoshida A, Yamazaki R, Kyozuka J
  • 学会等名: Genome Assisted Biology of Crops and Model Plant Systems
  • 発表場所: 中国(Suzhou)(発表確定)
  • 年月日: 2014-04-25
• [学会発表] イネのDNAトランスポゾン、nDart1の転移に関わる自律性因子の探索. (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村秀希, 吉田明希子, 栂根一夫, 前川雅彦
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 宮城(東北大学)
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] Oryza. longistaminataの地下茎における腋芽成長に関する解析. (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子, 寺田康彦, 巨瀬勝美, 芦刈基行, 経塚淳子
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 宮城(東北大学)
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] TAW1とBOPの相互作用によるイネ花序形成の制御. (2014)
  • 著者名/発表者名: 徳永浩樹, 吉田明希子, 山崎諒, 経塚淳子
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山(富山大学)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 地下茎に形成される腋芽の発生メカニズムに関する解析. (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子, 寺田康彦, 巨瀬勝美, 芦刈基行, 経塚淳子
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山(富山大学)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 収量増加に関わるTAWAWA1遺伝子の解析II. (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子, 山崎諒, 徳永浩樹, 経塚淳子
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 鹿児島(鹿児島大学)
  • 年月日: 2013-10-13
• [学会発表] 収量増加に関わるTAWAWA1遺伝子の解析I. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎諒, 吉田明希子, 徳永浩樹, 経塚淳子
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 鹿児島(鹿児島大学)
  • 年月日: 2013-10-13
• [学会発表] リン酸欠乏下における根からシュートへの移行シグナルに関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 東京農業大学(東京)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Genetic Control of Rice Inflorescence Development. (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子
  • 学会等名: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: Jeju Island (Korea)(招待講演)
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] Analysis of TAW1 that regulates inflorescence development in rice (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory for the 77th Symposium : The Biology of Plants.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory (USA)
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] Isolation of TAW1 which negatively regulates spikelet identity through positiveregulation of MADS box genes in rice (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田明希子
  • 学会等名: Botanikertagung
  • 発表場所: Germany, Berlin
  • 年月日: 2011-09-19