Molecular mechanism for auxin-mediated regulation of cell division plane in land plants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23751
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0702:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Kato Hirotaka 神戸大学, 理学研究科, 特命助教 (30846994)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2022-03-31
• Keywords: ゼニゴケ / オーキシン / WIP / 発生 / 進化

Outline of Final Research Achievements

The plant hormone auxin plays critical and versatile roles in the growth and development of all land plants. My recent study identified WIP family as a common auxin-responsive gene in land plants. To investigate the role of auxin-WIP pathway in land plants, this study focused on the liverwort Marchantia polymorpha of which genome encodes only a single WIP gene (MpWIP).
Expression analysis revealed that MpWIP was highly expressed in the ventral side of apical meristem and gemma cup. Loss-of-function mutants generated by CRISPR/Cas9 method showed reduction of rhizoid elongation and dense formation of gemma cups. RNA-seq analyses using the mutants and overexpression lines identified downstream candidates of MpWIP. Comparison with published transcriptome data from Arabidopsis thaliana provided insights into the conserved role of WIP family in land plants.

Free Research Field

植物進化発生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

オーキシンは陸上植物の成長・発生制御の主要因子であるが、オーキシンが多様な現象を制御する仕組みは未だ明らかになっていない。過去の研究により、WIPが陸上植物に保存されたオーキシン応答遺伝子であること、被子植物において胚根の幹細胞形成など多面的機能を担うことが示されていた。
本研究はコケ植物ゼニゴケにおいてもWIPが複数の器官の発生に重要な役割を果たすこと、陸上植物に共通してWIPに制御される遺伝子が存在しうることを明らかにした。このことはWIP経路が陸上植物の発生制御の基盤であることを示唆している。本研究の成果を活用することで植物の形を精緻に制御する技術につながると期待される。