高等植物におけるオーキシンを介した根の形態形成機構の分子遺伝学的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13740459
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 深城 英弘 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (80324979)
• キーワード: シロイヌナズナ / オーキシン / 側根形成 / 突然変異体 / 重力屈性 / 根毛形成 / クロマチンリモデリング

研究概要

オーキシンを介した根の形態形成の分子機構を解明する目的で、シロイヌナズナから単離したオーキシン耐性を示す側根欠失変異体solitary-root (slr)とその原因遺伝子IAA14の解析を主に行ない、以下の成果を得た(1、2の成果はThe Plant Journal誌に論文発表した)。
1、レポーター遺伝子(IAA14遺伝子上流プロモーター配列の下流にGUSおよびGFPを繋いだキメラ遺伝子)を用いてIAA14遺伝子の発現解析を行ない、IAA14が根の先端部では表皮で、側根形成領域では維管束組織で発現していることを明らかにした。
2、IAA14とGFPを融合させたタンパク質を発現する植物を作出し、IAA14タンパク質の細胞内局在を調べた。その結果、野生型IAA14-GFPタンパク質の蓄積はほとんど確認されず不安定だが、変異型IAA14-GFPタンパク質は安定に核に局在することから、slr変異によりIAA14タンパク質が安定化することを明らかにした。
3、側根形成においてSLR/IAA14と遺伝的に相互作用する遺伝子座を同定する目的で、slr変異体の側根欠失表現型を抑圧するサプレッサ-変異体の単離を試み、IAA14以外の遺伝子座に変異を持つサプレッサ-変異体suppressor of slr 1(ssl)、ssl2、ssl3を新たに単離した。これらssl slr二重変異体では側根形成のみが回復し、他のslrの表現型(根毛形成異常・重力屈性異常)が回復しないことから、SSL遺伝子群は側根形成特異的にSLR/IAA14と遺伝的に相互作用すると考えられる。
4、マップベースクローニングによりSSL2遺伝子の同定に成功し、SWI2/SNF2型クロマチンリモデリング因子CHDファミリーに属するPICKLE/GYMNOSと同一産物をコードすることを発見した。

研究成果

• [文献書誌] H.Fukaki: "Lateral root formation is blocked by a gain-of-function mutation in the SOLITARY-ROOT/IAA14 gene of Arabidopsis"The Plant Journal. 29. 153-168 (2002)
• [文献書誌] T.Kato: "SGR2,a phopholipase-like protein, and ZIG/SGR4, a SNARE, are involved in the shoot garavitropism of Arabidopsis"THE PLANT CELL. 14. 33-46 (2002)
• [文献書誌] 田坂 昌生: "植物の根に関する諸問題-側根形成の分子機構-"農業と園芸. 76. 707-714 (2001)
• [文献書誌] Y.Hatakeda: "Gravitropic response plays an important role in the nutational movements the shoots of Pharbitis nil and Arabidopsis thaliana"Physiologia Plantarum. (in press). (2003)