2021 Fiscal Year Annual Research Report
植物ホルモンによる植物の形態形成と生体防御の統御機構解明
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20K21419
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
笠原 博幸 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00342767)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 植物ホルモン / オーキシン / スベリン / カスパリー線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物ホルモンのオーキシンは植物の形態形成の制御において重要な役割を果たす。最初に発見されたオーキシンはインドール-3-酢酸（IAA）であり、これまで長年にわたりIAAの濃度勾配や極性移動する特徴を元に形態形成の基本原理が考えられてきた。最近、申請者らはフェニル酢酸（PAA）が極性輸送されない特徴を持ち、植物に広く存在するもう一つのオーキシンであることを示した。さらに、シロイヌナズナを使ったオーキシン応答遺伝子の解析から、PAA特異的にスベリン形成や植物免疫を含む多数の生体防御関連遺伝子の発現が誘導されることを発見した。これらの結果から、IAAが形態形成を、PAAが生体防御を、そして両方で細胞活動を維持している可能性が示唆された。本研究では、植物の生体防御におけるPAAとスベリン形成の関係性などについて検証した。
RNAseq解析の結果、シロイヌナズナにIAAやPAAを処理すると、いずれもスベリン合成に関連する遺伝子の発現を誘導するが、その作用はPAAの方がより強いことが明らかになった。PAAを処理したシロイヌナズナでは、通常はスベリンが蓄積しない根端の内鞘細胞や側根原基で、スベリンが顕著に蓄積することが顕微鏡による観察から明らかになった。IAAを処理したシロイヌナズナでは、このような異所的なスベリンの蓄積は見られず、内皮におけるスベリンの蓄積パターンが変化した。これらの結果から、PAAとIAAはスベリンの蓄積において異なる役割を果たすことが示唆された。興味深いことに、PAAとIAAはいずれも内皮のカスパリー線形成に関わる遺伝子の発現を負に制御していることが新たに示された。以上の結果から、オーキシンがスベリンとカスパリー線の形成に関与し、それぞれ促進および抑制する方向に関連遺伝子の発現を制御していることが示唆された。
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