植物器官形成の開始位置を決める局所的オーキシン蓄積の確立機構

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02463
• 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, 教授 (80324979)
• 研究分担者: 郷 達明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80511419)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 器官形成 / 側根形成 / オーキシン / 細胞内膜輸送 / シロイヌナズナ

研究実績の概要

植物の根・葉・花などの器官は、細胞間または組織・器官間におけるオーキシンの分配制御によって、局所的にオーキシンが蓄積する部位に形成される。本研究は、植物器官形成の開始位置を決定する局所的なオーキシン蓄積の確立機構を解明することを大きな目的として、側根形成の開始頻度が顕著に低下するシロイヌナズナfewer roots（fwr）変異体の原因遺伝子として同定した低分子量ADP-ribosylation factor (Arf) GTPaseのグアニンヌクレオチド交換因子（Arf GEF）GNOMに注目し、申請者らが独自に単離したfwr変異体と、fwrの側根形成能を回復させるfspサプレッサー変異体シリーズを用いた生理学的・発生学的・生化学的解析により、側根形成の開始におけるGNOMを介した局所的オーキシン蓄積の確立機構を明らかにする。2018年度の主な成果を以下に示す。
１）側根形成におけるGNOMの組織特異的役割に関する解析：GNOM-GFP遺伝子の組織特異的発現によるfwr変異体の相補実験を行い、側根形成開始に必要なGNOMの発現組織を明らかにした。
２）fwrの側根形成能を回復させるサプレッサー変異体fspのオーキシン関連表現型の解析：側根形成能が回復するfsp fwr二重変異体において、側根形成開始における局所的オーキシン応答の蓄積が回復するかを、オーキシン応答レポーターDR5用いて明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2018年度は上記の１）と２）に主に力を注いだ。一方、別の研究項目として、３）側根形成におけるGNOMとFSP遺伝子産物との相互作用に関する研究についても、解析に必要な形質転換系統の作出を進めており、概ね順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

GNOMとFSP遺伝子産物との相互作用にオーキシン輸送や細胞内膜交通がどのように関係するかについて明らかにする。そのために様々な形質転換系統の作出を進めており、今後、これらが作出でき次第、それらを用いた解析を行う。また、原因遺伝子が同定されていない新たなfsp変異体についても解析を進め、原因遺伝子を確定させる。

研究成果

• [雑誌論文] Lateral Inhibition by a Peptide Hormone-Receptor Cascade During Arabidopsis Lateral Root Founder Cell Formation (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyokura K, Goh T, Shinohara H, Shinoda A, Kondo Y, Okamoto Y, Uehara T, Fujimoto K, Okushima Y, Ikeyama Y, Nakajima K, Mimura T, Tasaka M, Matsubayashi Y, Fukaki H.
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 48 ページ: 64-75
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2018.11.031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Root branching toward water involves posttranslational modification of transcription factor ARF7 (2018)
  • 著者名/発表者名: Orosa-Puente B, Leftley N, von Wangenheim D, Banda J, Srivastava AK, Hill K, Truskina J, Bhosale R, Morris E, Srivastava M, Kumpers B, Goh T, Fukaki H, Vermeer JEM, Vernoux T, Dinneny JR, French AP, Bishopp A, Sadanandom A, Bennett MJ.
  • 雑誌名: Science 巻: 362 ページ: 1407-1410
  • DOI: 10.1126/science.aau3956
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 15 Jasmonic Acid Inhibits Auxin-Induced Lateral Rooting Independently of the CORONATINE INSENSITIVE1 Receptor (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Y, Hayashi K, Suzuki T, Fukaki H, Prusinska J, Meester C, Quareshy M, Egoshi S, Matsuura H, Takahashi K, Kato N, Kombrink E, Napier RM, Hayashi KI, Ueda M.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 177 ページ: 1704-1716
  • DOI: 10.1104/pp.18.00357
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] シロイヌナズナとミチタネツケバナにおける根の皮層形成の分子機構の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 豊倉浩一, 郷達明, 坂根雅人, Yrjo Helariutta, 柿本辰男, 工藤洋, 深城英弘
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会 2019年3月
• [学会発表] 西丸陸, 青木優佳, 豊倉浩一, 篠田明徳, 郷達明, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘 (2019)
  • 著者名/発表者名: シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2 ペプチドによる遺伝子の発現制御に異常を示す変異体の解析
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会 2019年
• [学会発表] シロイヌナズナ側根形成能が顕著に低下するfewer roots変異体のサプレッサー変異体の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田井中 芳樹, 郷 達明, 石崎 公庸, 三村 徹郎, 深城 英弘
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会 2018年9月
• [学会発表] シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2ペプチドに対する応答異常変異体の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西丸 陸, 青木 優佳, 雨川 智美, 豊倉 浩一, 篠田 明徳, 郷 達明, 石崎 公庸, 三村 徹郎, 深城 英弘
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会 2018年9月
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科生物学専攻・深城研究室ウェブサイト
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-fukaki/fukaki/fukaki_laboratory.html
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科生物学専攻・理学部生物学科ウェブサイト（教員紹介）
  • URL: http://www.edu.kobe-u.ac.jp/fsci-biol/faculty/fukaki.html