葉の基部・先端軸と左右相称性形成の研究

• 研究課題/領域番号: 14036216
• 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: 町田 泰則 名古屋大学, 大学院理学研究科, 教授 (80175596)
• 研究分担者: 上野 宜久 名古屋大学, 大学院理学研究科, 助手 (20335011) ; 町田 千代子 中部大学, 応用生物学部環境生物科学科, 教授 (70314060)
• 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: 130,200千円 (直接経費: 130,200千円); 2006年度: 25,000千円 (直接経費: 25,000千円); 2005年度: 25,000千円 (直接経費: 25,000千円); 2004年度: 26,600千円 (直接経費: 26,600千円); 2003年度: 26,600千円 (直接経費: 26,600千円); 2002年度: 27,000千円 (直接経費: 27,000千円)
• キーワード: 葉の発生分化 / 左右相称性 / ホメオボックス遺伝子 / 転写遺伝子 / 植物ホルモン

研究概要

我々は、シロイヌナズナのASYMMETRIC LEAVES1(AS1)とASYMMETRIC LEAVES2(AS2)遺伝子を基軸として、葉の発生分化の分子的仕組みを研究している。本年度は、(1)as1,as2変異体におけるClass 1 KNOX遺伝子の転写上昇とサイトカイニン合成酵素遺伝子の発現との関係を明らかにすること、(2)as1,as2変異と遺伝的に相互作用する遺伝子を同定すること、(3)AS1とAS2タンパク質の細胞核内の局在を調べること、(4)Class 1 KNOX以外に、as1,as2変異体で転写レベルが変動している遺伝子を同定すること、(5)根におけるAS2遺伝子の役割を解明し、AS2,AS1の葉の形態形成における包括的な理解をめざした。本年度は以下のようなことを明らかにした。
(1)Class 1 KNOX遺伝子とサイトカンイン合成酵素遺伝子の発現:すでに、STMやBP/KNAT1を過剰発現するとAtIPT7 mRNAの蓄積レベルが上昇することが報告されている。しかし、野生型、bp/knat1,2,6変異株のいずれの株においてもmRNAの変動は見られなかった。
(2)as1,as2変異と遺伝的に相互作用する遺伝子の解析:as1とas2の変異を亢進する変異遺伝子を同定したところ、siRNAの生成に関わる因子(RDR6)、クロマチン修飾に関わるタンパク質(HDACなど)の遺伝子であった。
(3)核内局在:AS1,AS2ともに核小体に隣接する構造小体に局在した。
(4)as1,as2変異体で転写レベルが変動している遺伝子の同定:アレーの解析により、新たにTAS3,ARF3/ETT, ARF4などが変化していることがわかった。
(5)根におけるAS2遺伝子の役割:根ではAS2はコルメラ細胞でのみ発現しており、その細胞分化に正に作用している可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Histone deacetylases and ASYMMETRIC LEVES2 are involved in the establishment of polarity in leaves of Arabidopsis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ueno, Y. et al.
  • 雑誌名: Plant Cell 19(2) ページ: 445-457
• [雑誌論文] Agrobacterium-mediated transformation of the wild orchid species Phalaenopsis amabilis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Semiarti, E. et al.
  • 雑誌名: Plant Biotech. accepted
• [雑誌論文] Novel receptor-like kinase ALE2 controls shoot development by specifying epidermis in Arabidopsis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H. et al.
  • 雑誌名: Development Mar 21 Epub Mar 21
• [雑誌論文] Expression of the ASYMMETRIC LEAVES2 gene in the adaxial domain of Arabidopsis leaves represses cell proliferation in this domain and is critical for the development of properly expanded leaves. (2007)
  • 著者名/発表者名: Iwakawa, H. et al.
  • 雑誌名: Plant J. accepted
• [雑誌論文] Phosphorylation of NtMAP65-1 by a MAP kinase down-regulates its activity of microtubule bundling and stimulates progression of cytokinesis of tobacco cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M. et al.
  • 雑誌名: Genes Dev. 20 ページ: 1004-1014
• [雑誌論文] MAP65 : a bridge linking a MAP kinase to microtubule turnover. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M. et al.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol. 9 ページ: 563-570
• [雑誌論文] Oncogene 6b from Agrobacterium tumefaciens induces abaxial cell division at late stages of leaf development and modifies vascular development in petioles. (2006)
  • 著者名/発表者名: Terakura, S. et al.
  • 雑誌名: Plant ＆ Cell Physiol. 47 ページ: 664-672
• [雑誌論文] Phosphorylation of NtMAP65-1 by a MAP kinase down-regulates its activity of microtubule bundling and stimulates progression of cytokinesis of tobacco cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M. et al.
  • 雑誌名: Genes Dev. 20(in press)
• [雑誌論文] Oncogene 6b from Agrobacterium tumefaciens induces abaxial cell division at late stages of leaf development and modifies vascular development in petioles. (2006)
  • 著者名/発表者名: Terakura, S. et al.
  • 雑誌名: Plan : & Cell Physiol. (Advance Access published on March 17, 2006;doi:10.1093/pcp/pcj036) 47(in press)
• [雑誌論文] The NACK-PQR MAP kinase cascade controls plant cytokinesis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M. et al.
  • 雑誌名: in Biotechnology in Agriculture and Forestry"Tobacco BY-2 Cells : A New Treatise"(ed, T.Nagata, K.Matsuoka and D.Inze) Springer, Heidelberg. (in press)
• [雑誌論文] Arabidopsis Rad51B is important for double-strand DNA breaks repair in somatic cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Osakabe, K. et al.
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol. 57 ページ: 819-833
• [雑誌論文] A mitogen-activated protein kinase NtMAPK4 activated by SIPKK is required for jasmonic acid signaling and involvement in ozone tolerance via stomatal movement in tobacco. (2005)
  • 著者名/発表者名: Gomi, K. et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 46 ページ: 1885-1893
• [雑誌論文] The cuticle and cellular interactions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H. et al.
  • 雑誌名: In BIOLOGY in THE PLANT CUTICLE, ed. By Markus Riederer, Springer ページ: 311-332
• [雑誌論文] 植物形態形成における体軸決定の仕組み (2005)
  • 著者名/発表者名: 小島晶子, 町田泰則, 町田千代子
  • 雑誌名: 蛋白質・核酸・酵素、5月号増刊 Vol.50 ページ: 724-730
• [雑誌論文] 葉の形作りにおける左右相称性と扁平性 (2005)
  • 著者名/発表者名: 町田千代子, 上野宜久, 小島晶子, 町田泰則
  • 雑誌名: 学術月報 Vol.58 ページ: 880-885
• [雑誌論文] トルイジンブルー法 シロイヌナズナの表皮の異常を検出する (2005)
  • 著者名/発表者名: 田中博和, 町田千代子, 町田泰則
  • 雑誌名: 改訂3版モデル植物の実験プロトコール(監修 岡田清孝他)細胞工学別冊植物細胞工学シリーズ 21 ページ: 70-71
• [雑誌論文] マップベースクローニング (2005)
  • 著者名/発表者名: 岩川秀和, 町田泰則, 町田千代子
  • 雑誌名: 改訂3版モデル植物の実験プロトコール(監修 岡田清孝他)細胞工学別冊植物細胞工学シリーズ 21 ページ: 116-120
• [雑誌論文] A new method for rapid visualization of defects in leaf cuticle reveals five intrinsic patterns of surface defects in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T.et al.
  • 雑誌名: Plant J. 37 ページ: 139-146
• [雑誌論文] Nuclear localization and interaction of RolB with plant 14-3-3 proteins correlates with induction of adventitious roots by the oncogene rolB. (2004)
  • 著者名/発表者名: Moriuchi, H.et al.
  • 雑誌名: Plant J. 38 ページ: 260-275
• [雑誌論文] A mutation of the CRUMPLED LEAF gene that encodes a protein localized in the outer envelope membrane of plastids affects the pattern of cell division, cell differentiation, and plastid division in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Asano, T.et al.
  • 雑誌名: Plant J. 38 ページ: 448-459
• [雑誌論文] ACR4 receptor-like kinase is required for surface formation of epidermis-related tissues in Arabidopsis thaliana. (2004)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M.et al.
  • 雑誌名: Plant J. 39 ページ: 298-308
• [雑誌論文] Mitotic cyclins stimulate the activity of c-Myb-like factors for transactivation of G2/M phase-specific genes of tobacco. (2004)
  • 著者名/発表者名: Araki, S.et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem 279 ページ: 32979-32988
• [雑誌論文] A defect in atToc159 of Arabidopsis thalianacauses severe defects in leaf development. (2004)
  • 著者名/発表者名: Asano, T.et al.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 79 ページ: 207-212
• [雑誌論文] The protein encoded by oncogene 6b from Agrobacterium tumefaciens interacts with a nuclear-localized proteins in tobacco cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kitakura, S.et al.
  • 雑誌名: Endoctobiology and Cell Res. 15 ページ: 170-180
• [雑誌論文] A MAP kinase cascade that controls plant cytokinesis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y.et al.
  • 雑誌名: J.Biochemistry 136 ページ: 127-132
• [雑誌論文] The AtNACK1/HINKEL and STUD/TETRASPORE/AtNACK2 genes, which encode functionally redundant kinesins, are essential for cytokinesis in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H.et al.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 1199-1211
• [文献書誌] Ha, C.M.et al.: "The BLADE-ON-PETIOLE1 gene controls leaf pattern formation through the modulation of meristematic activity in Arabidopsis."Development. 133. 161-172 (2003)
• [文献書誌] Ishikawa, T.et al.: "The GLOBULAR ARREST gene, which is involved in the biosynthesis of folate, is essential for late embryogenesis in Arabidopsis thaliana."Plant J.. 33. 235-244 (2003)
• [文献書誌] Soyano, T.et al.: "NQK1/NtMEK1 is a MAPKK that acts in the NPK1 MAPKKK-mediated MAPK cascade and is required for plant cytokinesis."Genes & Development. 17. 1055-1067 (2003)
• [文献書誌] 征矢野敬, 町田泰則: "植物細胞の細胞質分裂制御:キネシン様蛋白質とMAPキナーゼカスケードの役割"蛋白質・核酸・酵素. 48. 1683-1692 (2003)
• [文献書誌] Tanaka, T.et al.: "A new method for rapid visualization of defects in leaf cuticle reveals five intrinsic patterns of surface defects in Arabidopsis."Plant J.. 37. 139-146 (2004)
• [文献書誌] Machida C.et al.: "Function of the ASYMMETRIC LEAVES1 and ASYMMETRIC LEAVES2 genes in leaf development of Arabidosis"Plant Morphology. (in press). (2004)
• [文献書誌] Machida C.et al.: ""Formation of a symmetric flat leaf lamina in Arabidopsis" in Morphogenesis and Pattern Formation in Biological Systems : Experiments and Models"published by Springer-Verlag (ed. By Sekimura T., Noji, N., Ueno, N., Maini, P.K.). 177-187 (2003)
• [文献書誌] Tanaka, H. et al.: "ACR4, a putative receptor kinase gene of Arabidopsis thaliana that is expressed in the outer cell layers of embryos and plants, is involved in proper embryogenesis"Plant & Cell Physiology. 43. 419-428 (2002)
• [文献書誌] Nishihama, R. et al.: "Expansion of the Cell Plate in Plant Cytokinesis Requires a Kinesin-Like Protein/MAPKKK Complex"Cell. 109. 87-99 (2002)
• [文献書誌] Iwakawa, H. et al.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana, required for formation of a symmetric flat leaf lamina, encodes a member of a novel family of proteins characterized by cysteine repeats and a leucine zipper"Plant & Cell Physiol. 43. 467-478 (2002)
• [文献書誌] Soyano, T. et al.: "Control of plant cytokinesis by an NPK1-mediated mitogen-activated protein (MAP) kinase cascade"Philosophical Transaction. 357. 767-775 (2002)
• [文献書誌] Ishikawa, M. et al.: "The NPK1 mitogen-activated protein kinase kinase kinase contains a functional nuclear localization signal at the binding site for the NACK1 kinesin-like protein"Plant J.. 32. 789-798 (2002)
• [文献書誌] Ha, C.M.et al.: "The BLADE-ON-PETIOLE1 gene controls leaf pattern formation through the modulation of meristematic activity in Arabidopsis"Development. 133. 161-172 (2003)
• [文献書誌] Ishikawa, T. et al.: "The GLOBULAR ARREST1 gene, which is involved in the biosynthesis of folates, is essential for embryogenesis in Arabidopsis thaliana"Plant J.. 33. 235-244 (2003)
• [文献書誌] Soyano, T. et al.: "NQK1/NtMEK1 is a MAPKK that acts in the NPK1 MAPKKK-mediated MAPK cascade and is required for plant cytokinesis"Genes & Development. (accepted).