イネにおける茎頂メリステムの維持に関わる因子の解析

• 研究領域: 植物メリステムと器官の発生を支える情報統御系
• 研究課題/領域番号: 21027007
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 純一 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (30345186)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円); 2010年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2009年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
• キーワード: 植物 / 遺伝学 / 発生・分化

研究概要

dec変異体は栄養成長期の初期においてSAMが大きくなると共に、1/2互生から十字対生への葉序の転換が認められる。原因遺伝子を単離したところ、DEC遺伝子は機能未知のタンパクをコードしており、様々な組織で発現していた。dec変異体におけるマイクロアレイ解析の結果、サイトカイニンの情報伝達に関わる複数のType-Aレスポンスレギュレーターの発現量が低下していることが明らかとなった。また、変異体のサイトカイニンに対する反応性は低下していた。本研究により、サイトカイニン情報伝達に関与する新たな因子が、イネの葉序の決定に関わっていることが明らかとなった。
NM1136は発芽初期に扁平なSAMを持ち、イネfsm変異体と類似した表現型を示すことから、FSM遺伝子と何らかの関係が示唆された。この原因遺伝子がCAF1の異なるサブユニットであるFAS2のオーソログである可能性が考えられたが、マッピングの結果、イネFAS2とは異なる領域に座上することが明らかとなった。また、表現型解析から葉の背腹性の異常など、fsmとは異なる表現型も示すことが明らかとなった。
ndl1変異体の一部の個体ではSAMの形が扁平となり、その後の葉原基分化が停止することが明らかとなり、NDL1遺伝子はSAMの維持に深く関わっていることが推測された。一方で初期の植物体では葉が細くなると共に葉身が欠失する。イネにおいて葉身の分化に関わる知見はこれまで無いが、NDL1遺伝子はSAMの維持に加えて、葉の頂部基部軸の構築に何らかの機能を持っていることが推察された。マッピングの結果、転写制御因子をコードする遺伝子内に変異が認められ、この遺伝子がndl1変異体の原因遺伝子である可能性が高いと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] WAVY LEAF 1, an Ortholog of Arabidopsis HEN1, Regulates Shoot Development by Maintaining microRNA and trans-acting siRNA Accumulation in Rice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Abe, M., Yoshikawa, T., Nosaka, M., Sakakibara, H., Sato, Y., Nagato, Y., Itoh, J.-I.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 154 ページ: 1335-1346
  • 査読あり
• [雑誌論文] COE1, an LRR-RLK responsible for commissural vein pattern formation in rice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, J., Itoh, J.-I., Ito, Y., Nakamura, A., Fukuda, H., Sawa, S.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 63 ページ: 405-416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and mapping of multiple shoot 1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Tazuke, H., Sentoku, N., Kitano, H., Itoh, J.-I., Kusaba, M., Nagato, Y.
  • 雑誌名: Rice Genetics Newsletter 巻: 24 ページ: 14-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ADAXIALIZED LEAF1 gene functions in leaf and embryonic pattern formation in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: K Hibara, M Obara, E Hayashida, M Abe, T Ishimaru, H Satoh, J-I Itoh, Y Nagato
  • 雑誌名: Developmental Biology 334 ページ: 345-354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice open beak is a negative regulator of class 1 knox genes and a positive regulator of class B floral homeotic gene (2009)
  • 著者名/発表者名: A Horigome, N Nagasawa, K Ikeda, M Ito, J-I Itoh, Y Nagato
  • 雑誌名: Plant Journal 58 ページ: 724-736
  • 査読あり
• [雑誌論文] PLASTOCHRON3/GOLIATH encodes a glutamate carboxypeptidase required for proper development in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: T Kawakatsu, G Taramino, J-I Itoh, J Allen, Y Sato, S-K Hong, R Yule, N Nagasawa, M Kojima, M Kusaba, H Sakakibara, H Sakai, Y Nagato
  • 雑誌名: Plant Journal 58 ページ: 1028-1040
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of a novel gene regulating phyllotaxy in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Itoh
  • 学会等名: The 6th International Rice Genetics Symposium
  • 発表場所: Philippines, Manila