葉の基部・先端軸と左右相称性形成の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14036216
• 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: 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) ; 上野 宜久 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20335011)
• 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

本研究目的は、このような、葉の左右相称的な発生分化の仕組みを明らかにすることである。本年度は以下のような5つの点を明らかにした。AS2 mRNAは、葉の向軸面(表側)の表皮で最も多く蓄積し、さらに内側でも蓄積が見られた。AS1 mRNAは、葉の内側の細胞で蓄積していた。このことは、AS1とAS2が結合して機能するという結果と一致している。(2)AS1とAS2タンパク質の結合には、AS1のmybドメインを含むアミノ末端側とAS2のAS2ドメインが必要であることがわかった。また、それぞれが二量体を形成しうることがわかった。このことはAS1,AS2は多量体も作りうることを示している。(3)AS2 cDNAを35Sプロモータを用いて過剰発現すると、葉は上方へカールし、さらに強い表現型では、棒状になり、扁平性が消失した。葉のこのような異常は、as1変異体では見られなかった。葉の上方カールという表現型は、向軸面における細胞増殖の抑制で説明された。したがって、AS2はAS1とともに、葉の向軸側の細胞増殖を抑制する機能を有すると推察される。(4)AS2と相互作用する因子として、Ring fingerタンパク質、ユビキチンなどが同定された。(5)KNAT6の機能欠失変異体を作成し、表現型を調べている。以上の結果から、AS1,AS2は葉の分化過程において、葉の向軸側の細胞増殖を抑制していること、第二に、複数のClass I knox遺伝子の発現を抑制し、葉の分化状態を維持する機能を果たしていると考えられる。

研究成果

• [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).