根系構築の基礎となる根端メリステムの発生機構

2012 年度 実績報告書

• 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: 19060006
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 深城 英弘 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80324979)
• 研究期間 (年度): 2007-07-25 – 2013-03-31
• キーワード: 根端メリステム / シロイヌナズナ / 側根形成 / オーキシン / 分子遺伝学

研究概要

維管束植物の根系構築の分子機構を明らかにする目的で、モデル植物シロイヌナズナを用いた分子遺伝学・生理学的手法により、根の発生・分化に関わる因子の解析を行った。
1、シロイヌナズナの側根形成開始には、SLR/IAA14-ARF7-ARF19オーキシンシグナリングモジュールを介した転写制御が重要であり、この下流で誘導されるLBD16を含む複数のLBD/ASLタンパク質が側根形成開始時における内鞘細胞の非対称分裂を正に制御する。今年度は、マイクロアレイ解析で同定したLBD16標的遺伝子候補のうち、側根形成開始部位で特異的に誘導されるTOLS (Target of LBD Sixteen)遺伝子群(TOLS1、TOLS2など)の発現解析および機能解析を進めた。
2、fewer roots (fwr)変異体は小胞輸送を制御するArf-GEFをコードするGNOM碗遺伝子の弱い変異体アリルであり、側根形成開始におけるオーキシン応答の蓄積が適切に起こらず、側根形成能が顕著に低下することを明らかにした。また、側根形成能が回復するfwrのサプレッサー変異体(fwr suppresspr : fsp)を多数単離し、それらのうち2つの原因遺伝子を同定した。
3、側根メリステムを維持できないfba1-4変異体(プラスチド型Fructose 1,6-bisphosphate aldolase 1の欠損変異体)を用いた接木実験およびFBA1を根特異的に発現する植物の解析から、根で働くFBA1が側根メリステム維持に重要なことが示唆された。
4、側根形成密度が低下するrlf変異体の根では、異所的分裂による細胞列数と細胞層の増加が起こることから、RLFタンパク質が側根形成に加えて根の放射パターン形成の制御にも関与することが示唆された。また、RLFが根毛のパターニングにも関与することが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] GNOM/FEWER ROOTS is required for the establishment of auxin response maximum for Arabidopsis lateral root initiation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okumura, K. I., Goh, T., To yokura, K., Kasahara, H, T akabayashi, Y, Mimura, T., Kamiya Y. and Fukaki, H.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 54 ページ: 406-417
  • DOI: 10.1093/pcp/pct018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Aux/IAA-ARF modules regulate lateral root formatio n : the role of Arabidopsis SITY2/IAA3-mediated auxin signaling. (2012)
  • 著者名/発表者名: Goh, T., Kasahara H., Mim ura, T., Kamiya Y. and Fu kaki, H.
  • 雑誌名: Phil. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 巻: 367 ページ: 1461-1468
  • DOI: 10.1098/rstb.2011.0232
  • 査読あり
• [雑誌論文] オーキシンを介した側根形成の分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深城英弘、郷達明
  • 雑誌名: 植物の生長調節 巻: 47(110009580314) ページ: 93-100
• [学会発表] 根系の成長システム解明に向けて―遺伝子制御ネットワーク研究から見えること― (2011)
  • 著者名/発表者名: 深城英弘
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110915-17
• [備考]
  • URL: http://www.edu.kobe-u.ac.jp/fsci-biol/staff/h-fukaki.html
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-fukaki/fukaki/fukaki_laboratory.html