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前年度までの研究で、ニンジン表皮細胞からの直接不定胚形成過程において、クロマチンリモデリング因子SWICA1が脱分化過程に働く可能性を示してきた。また、ジベレリン(GA)合成に関わる遺伝子の発現パターンが、不定胚形成率の異なる品種で大きく違っていることを見出した。
本年度はこれらの結果を受けて、体細胞から胚的な細胞への転換に際してGAとSWICA1が果たす役割について明らかにすることを試みた。まず、GA生合成酵素遺伝子とクロマチンリモデリング遺伝子SWICA1の発現パターンを詳細に比較し、胚形成過程におけるGA量の変動および活性型GA、不活性型GAの割合を間接的に予想した。胚形成率の高い紅芯五寸人参では、培養前の状態でGA3oxの発現が高く、オーキシンによる胚形成誘導後に一旦低下し、胚が形成されるとともに再び上昇する。逆にGA2oxはオーキシン処理により発現が高くなる。また、以前の実験結果から、オーキシン処理後にGAを加えて培養すると胚形成率が低下するという結果を得ている。これらのことから、通常分化した表皮細胞では活性型GAが胚化を抑制しており、オーキシン処理によりGAが不活性化されて脱分化が起こると考えられる。そしてホルモンを含まない培地に移植することによって再び活性型GAの割合が増え、形成された胚の表皮細胞の維持に働くと考えられる。一方、胚形成率が低い札幌太人参は、胚形成誘導処理後GA3oxの発現が消失し、GA2oxの発現が高くなっている。この結果、GAが不活性化され続けるために、胚としての形態形成を始めることができずに、脱分化状態が続くのではないかと考えられる。SWICA1遺伝子の発現は、胚形成率の高い紅芯五寸では胚形成誘導処理後に高まったが、胚形成が始まるとほとんど発現しなくなる。一方、胚形成率の低いSWICA1では、胚形成誘導処理後恒常的に高い発現レベルを維持していた。このことから、オーキシンによる胚形成誘導処理は、活性型ジベレリン合成量の低下を引き起こし、それに応答してSWICA1がクロマチンリモデリングを行うことにより脱分化と胚形成能の獲得が起こり、その後胚形成が起こっていることが考えられる。
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