サイトカイニンによる高等植物の生長・分化の制御

• 研究課題/領域番号: 14036215
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 上口 智治 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 助教授 (20232738)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 66,700千円 (直接経費: 66,700千円); 2006年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2005年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2004年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2003年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2002年度: 13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
• キーワード: 植物ホルモン / サイトカイニン / 生長 / 分化 / 受容体 / 変異解析 / センサーキナーゼ / シグナル伝達 / 分化・生長 / シュート / 分化・成長 / 転写因子 / 細胞分裂

研究概要

シロイヌナズナサイトカイニン受容体遺伝子群(AHK2,AHK3,AHK4)の多重変異株は構成細胞数の低下に起因する顕著な綾性表現型を示す。この表現型の原因をさらに詳しく調べるために、CUC1過剰発現による異所的SAM形成のAHK遺伝子依存性の検討、ならびにahk多重変異株のトランスクリプトーム解析を行った。CUC1の過剰発現は子葉の向軸側に異所的なSAMを形成する。この過剰発現は外植片からの不定芽誘導もサイトカイニン依存的に活性化させる。ahk三重変異株におけるCUC1過剰発現の影響を調べたところ、頻度は低下するものの、異所的なSAM形成は阻害されなかった。このことからin vivoとin vitroにおける異所的なSAM形成の機構が完全に同じではない可能性が考えられる。ahk2 ahk3二重変異株およびahk三重変異株を対象にしたトランスクリプトーム解析では、これら変異株で特異的に発現が減少・増加する遺伝子としてそれぞれ約100種・60種の遺伝子を同定した。発現減少を示す遺伝子にはAタイプARRなどのサイトカイニン初期誘導遺伝子が含まれる。サイトカイニン生合成遺伝子の発現上昇と分解・不活化酵素遺伝子の発現低下は、シグナル伝達による内性ホルモン量の調節機構を示唆する。また主要熱ショックタンパク質遺伝子の発現が顕著に上昇しており、多重変異株がタンパク質の変性を伴う何らかのストレス状態に置かれていることを示している。多数のレドックス関連遺伝子の発現も影響されることから、サイトカイニンシグナルと細胞内酸化還元バランスの調節の関連性が示唆された。実際、ahk多重変異体は強光ストレスに対して顕著な耐性を示し、レドックスストレス応答が恒常的に引き起こされていると考えればよく理解できる。

研究成果

• [雑誌論文] Cytokinin Receptors Are Required for Normal Development of Auxin-Transporting Vascular Tissues in the Hypocotyl but Not in Adventitious Roots. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kuroha T, Ueguchi C, Sakakibara H, Satoh S
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 47 ページ: 234-243
  • NAID: 10017272581
• [雑誌論文] RNA interference of the Arabidopsis putative transcription factor TCP16 gene results in abortion of early pollen development. (2006)
  • 著者名/発表者名: Taito Takeda, Kazuo Amano, Masa-aki Ohto, Kenzo Nakamura, Shusei Sato, Tomohiko Kato, Satoshi Tabata, Chiharu Ueguchi
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol. 61 ページ: 165-177
• [雑誌論文] Cytokinin Receptors Are Required for Normal Development of Auxin-Transporting Vascular Tissues in the Hypocotyl but Not in Adventitious Roots. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kuroha T, Ueguchi C, Sakakibara H, Satoh S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. (in press)
  • NAID: 10017272581
• [雑誌論文] RNA interference of the Arabidopsis putative transcription factor TCP16 gene results in abortion of early pollen development. (2006)
  • 著者名/発表者名: Taito Takeda, Kazuo Amano, Masa-aki Ohto, Kenzo Nakamura, Shusei Sato, Tomohiko Kato, Satoshi Tabata, Chiharu Ueguchi.
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol. (in press)
• [雑誌論文] Histidine kinase homologs that act as cytokinin receptors possess overlapping functions in the regulation of shoot and root growth in Arabidopsis (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishimura C., Ohashi Y., Sato S., Kato T., Tabata S., ueguchi C.
  • 雑誌名: The Plant Cell 16 ページ: 1365-1377
• [雑誌論文] サイトカイニンシグナル伝達の分子機構と生物学的機能 (2004)
  • 著者名/発表者名: 上口 智治
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 49 ページ: 2549-2557
  • NAID: 40006513279
• [文献書誌] Takeda T., Suwa Y., Suzuki M., Kitano H., Ueguchi-Tanaka M., Ashikari M., Matsuoka M., Ueguchi C.: "The OsTB1 gene negatively regulates lateral branching in rice."The Plant Journal. 33. 513-520 (2003)
• [文献書誌] Nishimura C., Ohashi Y., Sato S., Kato T., Tabata S., ueguchi C.: "Genetic analysis of AHK genes encoding cytokinin receptors reveals their overlapping biological functions in the regulation of shoot and root growth in Arabidonsis thaliana"The Plant cell. (in press). (2004)
• [文献書誌] Takeda T., Suwa Y., Suzuki M., Kitano H., Ueguchi-Tanaka M., Ashikari M., Matsuoka M., Ueguchi C.: "The OsTB1 gene negatively regulates lateral branching in rice"The Plant Journal. 33. 513-520 (2003)