葉器官形成における細胞増殖統合システムの解明

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17207005
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物生理・分子
• 研究機関: 立教大学 (2008); 東京大学 (2006-2007); 基礎生物学研究所 (2005)
• 研究代表者: 堀口 吾朗 立教大学, 理学部・生命理学科, 准教授 (70342847)
• 連携研究者: 山口 貴大 基礎生物学研究所, 助教 (60450201)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• キーワード: シロイヌナズナ / 細胞増殖 / 補償作用 / 異形葉性 / OLIGOCELLULA / FUGU / リボソーム / SPL15

研究概要

植物の葉のサイズ決定機構を明らかにするため、ある種の突然変異により、葉の細胞数が減少することによって、過剰な細胞伸長が誘導される「補償作用」と呼ばれる現象に着目した解析を行った。その結果、少なくとも3種の異なる補償作用を見いだした。これらは、補償作用を引き起こす遺伝子の種類や、誘導のタイミング、細胞伸長のカイネティクスなどの面から特徴ある性質を示す。一方、補償作用とは逆に、葉の細胞数が増え、細胞サイズが減少する変異株では、異形葉性と呼ばれる葉の形質の変化が早まることを見いだし、これに関与する遺伝子も複数同定した。これらの結果は、細胞増殖と分化に伴う細胞伸長とを統合する複数の制御系が並列に働くことで、最終的な葉サイズが決定されることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] The more and smaller cells mutants of Arabidopsis thaliana identify novel roles for SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE genes in the control of heteroblasty (2009)
  • 著者名/発表者名: Usami, T, Horiguchi, G, Yano S, Tsukaya, H
  • 雑誌名: Development 136 ページ: 955-964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of leaf development in fugu mutants of Arabidopsis reveals three compensation modes that modulate cell expansion in determinate organs (2007)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A, Horiguchi, G, Yano, S, Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Physiol 144 ページ: 988-999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissection of enhanced cell expansion processes in leaves triggered by a defect in cell proliferation,with reference to roles of endoreduplication (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujikura, U, Horiguchi, G, Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 48 ページ: 278-286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale histological analysis of leaf mutants using two simple leaf observation methods : identification of novel genetic pathways governing the size and shape of leaves (2006)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi G, Fujikura U, Ferjani A, Ishikawa N, Tsukaya H.
  • 雑誌名: Plant J 48 ページ: 638-644
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination of cell proliferation and cell expansion in the control of leaf size in Arabidopsis thaliana (2006)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi, G, Ferjani, A, Fujikura, U, Tsukaya, H.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 119 ページ: 37-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] The transcription factor AtGRF5 and the transcription coactivator AN3 regulate cell proliferation in leaf primordia of Arabidopsis thaliana (2006)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi, G, Kim, GT, Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant J. 43 ページ: 68-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination of cell proliferation and cell expansion mediated by ribosome-related processes in the leaves of Arabidopsis thaliana
  • 著者名/発表者名: Fujikura, U, Horiguchi, G, Ponce, M R, Micol, J L, Tsukaya, H
  • 雑誌名: Plant J. (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] CRE/Lox システムにより誘導したKRP2 モザイク葉における補償作用の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川出健介
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] ANGUSTIFOLIA3 Plays a Role in the Growth and Patterning of Leaf through Nucleolar Functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Gorou Horiguchi
  • 学会等名: 19^<th> International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20080723-25
• [学会発表] Effect of Sucrose on Compensated Cell Enlargement in fugu5 mutant cotyledons (2008)
  • 著者名/発表者名: Ali Ferjani
  • 学会等名: 19^<th> International Conference on Arabidopsis Research,
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20080723-25
• [学会発表] Developmental analysis on the Tooth in Arabidopsis (2008)
  • 著者名/発表者名: Eiko Kawamura
  • 学会等名: 19^<th> International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20080723-25
• [学会発表] 翻訳関連因子が葉のサイズと背腹性の制御に果たす役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀口吾朗
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 異形葉性に伴う葉の細胞数と細胞サイズの変化は、miR156とSPL転写因子によって制御される (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見健
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] リボゾーム関連遺伝子が欠損したoligocellula変異株の補償作用促進能についての解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤倉潮
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 補償作用で見られる細胞の大型化は複数の経路により制御される (2008)
  • 著者名/発表者名: Ali Ferjani
  • 学会等名: 日本植物学会第70回大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2008-09-14
• [学会発表] Establishment and use of genetic resources for characterization of leaf size/shape regulation with an emphasis of compensation syndrome (2007)
  • 著者名/発表者名: Gorou Horiguchi
  • 学会等名: Imaging and Phenotyping in Plants
  • 発表場所: Montpellier,France
  • 年月日: 2007-07-18
• [学会発表] 細胞増殖を促進する突然変異がan3 における補償作用に与える影響の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 堀口吾朗
  • 学会等名: 第48回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2007-03-28
• [学会発表] 葉原基形成時の細胞数のモニター機構とそれが葉細胞および葉サイズ決定に果す役割 (2006)
  • 著者名/発表者名: 堀口吾朗
  • 学会等名: 第47回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2006-03-19
• [図書] Control of Leaf Morphogenesis by Long- and Short-Distance Signaling: Differentiation of Leaves Into Sun or Shade Types and Compensated Cell Enlargement. In Plant Growth Signaling(B. Bogre, G. and G. Beemster Eds.) (2008)
  • 著者名/発表者名: Ferjani A, Yano, S, Horiguchi, G, Tsukaya, H
  • 総ページ数: 47-62
  • 出版者: Springer Berlin/Heidelberg
• [備考] 堀口吾朗、日本植物形態学会・奨励賞受賞、2006年9月13日
• [備考] 堀口吾朗、日本植物学会・奨励賞受賞、2008年9月26日
• [備考] 塚谷裕一、雑誌論文(2)の成果の新聞報道(2009年4月16日、日経産業新聞 ; 2009年4月17日 ; 科学新聞、2009年5月1日、朝日新聞)