被子植物における花外の花弁類似器官の進化学的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13839006
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 伊藤 元己 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (00193524)
• Keywords: 花外花弁状器官 / ドクダミ / MADS-box遺伝子 / 総苞片 / ABCモデル

Research Abstract

花の形態形成遺伝子を解析した成果として、ABCモデルと呼ばれる花の形態形成モデルが提唱され、広く受け入れられている。その後の研究で、特殊な花の形態をしているイネ科の植物にもABCモデルが成り立つことが示され、今では、ほとんどの被子植物にほぼ当てはめることができると言われている。
ドクダミの花は3本の雄しべと3枚の合成心皮からなり花被をもたない。しかし、総苞片と呼ぱれる花序の基部に白く大きな花弁状の形態をもつ器官がある。これは、花序の最下部につく苞葉が変化したものといわれている。
今回、特にこの総苞片の形態形成にABCモデルで示されるような花弁形成のメカニズムが関与しているのか、それとも独自の進化の過程で獲得した異なるメカニズムで形態形成がなされているのかを調べることに焦点を当てた。そこで、ドクダミより花器官の形態形成に関与すると思われるMADS-box遺伝子を単離し、遺伝子系統樹を構築し各遺伝子の相同性の検討を行なった。また、定量的RT-PCRやinsite hybridizationにより各遺伝子の発現を調べた。
その結果、ドクダミの総苞片でAP1グループ、PIグループ、AP3グループ、SEPグループに属する遺伝子の発現が確認された。これらの遺伝子発現の組み合わせは、シロイヌナズナにおいて花弁の器官決定を行なうのに必要十分なものであることが明らかになっている。ドクダミの花弁状の器官でこれと同様の発現様式を示したことは、形態学上、花弁とは異なる総苞片の形態形成において、花弁形成同様のメカニズムが働いている可能性を示唆するものである。

Research Products

• [Publications] Watanabe K., Yahara T., Soijima A., Ito M.: "Mexican species of the genus Stevia(Eupatorieae, Asteraceae): Chromosome numbers and geographical distribution"Plant Species Biol.. 16. 49-58 (2001)