植物のメリステム形成機構の分子遺伝学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440241
• Research Institution: NARA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 田坂 昌生 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (90179680)
• Keywords: 高等植物 / シロイヌナズナ / メリステム / SLR / CUC1 / CUC2 / オーキシン / 転写因子

Research Abstract

双子葉植物の芽生えは胚軸と幼根の先端に茎頂(SAM)と根端分裂組織(RAM)があり、発芽後はこれらの分裂組織から植物の全ての部分が作られる。本研究の目的はこれらの分裂組織形成機構をシロイヌナズナを材料に分子遺伝学的に明らかにする事であり、本年度は次の点を明らかにした。
1,SAM形成;胚発生過程におけるSAM形成とカルスからの不定胚形成過程で、CUC1,CUC2(Cup-shaped cotyledon)遺伝子が重要である。CUC1の異所的な高発現植物は子葉の上に異所的な不定芽を形成する。この過程でSTM (Shoot Meristemless)遺伝子が子葉上で異所的に発現する。一方、KNAT1も誘導されるがこれは必須では無い。又、葉の形態形成に関与するAs1(Asymmetric leaves1),AS2の発現も乱され、as2変異がCUC1の異所的な発現で引き起こされる変異を強調する。
2,RAM形成;側根形成時に新しいRAMが作られ、その時オーキシンが重要なはたらきをする。この過程で転写調節因子SLR(Solitary root ; IAA14)は、内鞘細胞が細胞分裂を再開する時に機能する。この遺伝子に変異を持つslrのサプレーサー変異の一つであるssl2(Supressor of Solitary Root 2)は、slrの側根形成能を回復し、外来のオーキシンに対する反応性も回復する。しかし、slrの根毛や重力屈性に対する影響はサップレッスしない。SSL2をマップペースでクローニングしたところ、クロマチンをリモデリングする事で転写を抑制すると考えられるタンパク質をコードする遺伝子に変異が見つかった。また、野生型とslrからmRNAを抽出し、それを用いてマイクロアレイを行い、発現に差が有る多くの遺伝子を同定した。

Research Products

• [Publications] Fukaki, H., et al.: "Lateral root formation is blocked by a gain-of-function mutation in the SOLITARY-ROOT gene of Arabidopsis"The Plant Jounal. 29. 153-168 (2002)
• [Publications] Kato T.et al.: "SGR2, a phospholipase-like protein, and ZIG/SGR4, a SNARE, are involved in the shoot gravitropism on Arabidopsis"Plant Cell. 14. 33-46 (2002)
• [Publications] Morita M.T., et al.: "Involvement of the vacuole of the endodermis in the early process of shoot gravitropism in Arabidopsis"Plant cell. 14. 47-56 (2002)
• [Publications] Aida M.et al.: "Roles of PIN-FORMED1 and MONOPTEROS in Pattern Formation of the Apical Region of the Arabidopsis Embryo"Development. 129. 3965-3974 (2002)
• [Publications] Daimon Y. et al.: "The CUP-SHAPED COTYLEDON genes promote adventitious shoot formation on calli"Plant Cell and Physiology. 44. 113-121 (2003)