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植物の根は水分や養分を吸収するとともに、植物体全体を支える重要な器官であり、その伸長は植物体全体の成長を大きく左右する。環境に応じた根の伸長は、根端メリステムでの周期的な細胞増殖と、その変調による細胞分化への転換のタイミングにより決まることから、多様かつ柔軟な根の周期形態を理解する上で、この一連の過程を分子レベルで理解することは重要な研究課題である。本研究では、植物ホルモンによる根の成長を制御する周期性の基本原理と、それらの変調が生み出す細胞分化の分子実態の解明を目指す。
シロイヌナズナの根では、ストレスを受けると根端においてサイトカイニンシグナルが活性化し、オーキシンシグナルが抑制されることで、根端メリステムでの細胞増殖が阻害され、細胞分化への移行が促進することが知られている。本年度は、サイトカイニンシグナル、オーキシンシグナルの変化に加えて、DNA 損傷ストレスを受けると、ブラシノステロイドシグナルが幹細胞ニッチにて活性化することを見出した。以前までに、DNA 損傷を受けると、幹細胞で細胞死が誘導され、QC 細胞では分裂が活性化することが示されている。そこで、ブラシノステロイドシグナルが、それら応答に関わっているか調べたところ、ブラシノステロイドシグナルの変異体では、DNA 損傷による幹細胞の細胞死および QC 細胞の分裂活性化が抑制されることを明らかにした。このことから、ブラシノステロイドが DNA 損傷に応答した幹細胞の細胞死および QC 細胞の分裂活性化に関与している可能性が考えられた。また、ブラシノステロイド受容体の一つが DNA 損傷に応答して幹細胞ニッチで蓄積することも見出し、その蓄積がブラシノステロイドシグナルの活性化および QC 細胞分裂の促進に関与していることを明らかにした。
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