植物の表皮細胞分化を制御するMYB遺伝子とbHLH遺伝子の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15770152
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 和田 拓治 独立行政法人理化学研究所, 個体統合解析研究チーム, チームリーダー (50360673)
• Keywords: シロイヌナズナ / Myb / bHLH / トライコーム / 根毛 / 表皮細胞分化

Research Abstract

当初の計画に則り、以下の研究をおこなった。
1、トウモロコシのbHLH遺伝子であるR遺伝子と全長にわたって相同性をもつ遺伝子としてGLABRA3(GL3)遺伝子、AtMYC1遺伝子、EGL3遺伝子がシロイヌナズナのゲノム上に存在し、根毛細胞と葉の表皮細胞で発現していた。GL3遺伝子、AtMYC1遺伝子、EGL3遺伝子の遺伝子破壊株はトライコーム、根毛の形成について弱い表現型しか示さないが、gl3 atmyc1及びgl3 egl3二重突然変異体ではトライコーム数の減少と根毛数の増加が観察された。以上の結果よりGL3遺伝子、AtMYC1遺伝子、EGL3遺伝子は協調して表皮細胞の分化に関与していることがわかった。更にGFP遺伝子と融合させた形質転換体の実験により、GL3蛋白質とEGL3蛋白質が根毛細胞から非根毛細胞に移行し機能していることが明らかとなった。
2、CAPRICE(CPC)遺伝子様のMyb遺伝子であるCPL1,CPL2,CPL3遺伝子の発現をin situ hybridization及びプロモーターGUS植物の解析によって調べたところ、CPL1遺伝子はトライコームと非根毛細胞でCPL2,CPL3遺伝子は気孔での発現が認められた。
3、またWEREWOLF(WER)遺伝子のMyb R3領域の一部または全部をCPC遺伝子で置き換えたコンストラクトを作製し、wer-1突然変異体に導入した。その結果、WER遺伝子のR3のN末端側3分の2の領域がWER遺伝子の活性に重要であることがわかった。逆に、CPC遺伝子のR3領域はWER遺伝子のR3領域で置き換えることができた。
今後の研究では、各Myb遺伝子及びbHLH遺伝子の作用機構を更に詳細に解析したい。

Research Products

• [Publications] Tetsuya Kurata: "The YORE-YORE gene regulates multiple aspects of epidermal cell differentiation in Arabidopsis"The Plant Journal. 36. 55-66 (2003)
• [Publications] Taisuke Nishimura: "An Arabidopsis ACT2 dominant-negative mutation, which disturbs F-actin polymerization, reveals its distinctive function in root development"Plant Cell and Physiology. 44. 1131-1140 (2003)
• [Publications] Minako Ueda: "The HALTED ROOT (HLR) gene encoding the 26S proteasome subunit AtRPT2a is essential for the maintenance of Arabidopsis meristems"Development. (In press). (2004)