C4型細胞パターン形成を制御する分子メカニズムの解明

本研究では、C4型細胞パターン形成の分子メカニズムを解明することを目的とする。シロイヌナズナSCARECROW(SCR)を欠損するscr-3変異株の表現型を相補することが明らかになったC4種Flaveria bidentis FbSCR1の発現を維管束鞘細胞分化マーカーとしてGUS活性で可視化できる、pFbSCR1::GUS株を使用し、葉の発達初期におけるFbSCR1の発現パターンを解析した。FbSCR1の発現は、プロカンビウム細胞が維管束へ分化し視覚的に観察されるより早い時期に維管束鞘細胞で観察され、葉の伸長に伴い頂端部から基部へ向かってFbSCR1発現が網状に広がって見られた。この結果からC4種Flaveria bidentisでは、細胞分裂が盛んな領域で維管束が高密度に形成されていることが明らかになった。シロイヌナズナSHORTROOT(SHR)と相同性が高いFbSHRsのうち、pFbSHR2::GUSは維管束で発現が観察された。DOF型転写因子をコードするFbDOF1A遺伝子のpFbDOF1A::GUS発現は葉の発達段階でpFbSHR2::GUSの発現より早く見られ、維管束形成に先駆けて発現していることが明らかとなった。pFbDOF1A::GUS発現は人工オーキシン添加により発現誘導されており、オーキシンシグナル下流で発現が制御されていることが示唆された。これらの結果を植物生理学会で報告した。また、Flaveria属のC3種、C3-C4中間種、C4様種、C4種における組織形態、光合成活性、電子伝達活性、細胞特異的なタンパク質発現比較解析から想定されるC4進化について解説した総説を国際誌に投稿し受理された(Munekage & Taniguchi, 2022)。

本研究では、C4型細胞パターン形成の分子メカニズムを解明することを目的とする。シロイヌナズナSCARECROW(SCR)を欠損するscr-3変異株の表現型を相補することが明らかになったC4種Flaveria bidentis FbSCR1の発現を維管束鞘細胞分化マーカーとしてGUS活性で可視化できる、pFbSCR1::GUS株を使用し、葉の発達初期におけるFbSCR1の発現パターンを解析した。FbSCR1の発現は、プロカンビウム細胞が維管束へ分化し視覚的に観察されるより早い時期に維管束鞘細胞で観察され、葉の伸長に伴い頂端部から基部へ向かってFbSCR1発現が網状に広がって見られた。この結果からC4種Flaveria bidentisでは、細胞分裂が盛んな領域で維管束が高密度に形成されていることが明らかになった。シロイヌナズナSHORTROOT(SHR)と相同性が高いFbSHRsのうち、pFbSHR2::GUSは維管束で発現が観察された。DOF型転写因子をコードするFbDOF1A遺伝子のpFbDOF1A::GUS発現は葉の発達段階でpFbSHR2::GUSの発現より早く見られ、維管束形成に先駆けて発現していることが明らかとなった。pFbDOF1A::GUS発現は人工オーキシン添加により発現誘導されており、オーキシンシグナル下流で発現が制御されていることが示唆された。これらの結果を植物生理学会で報告した。また、Flaveria属のC3種、C3-C4中間種、C4様種、C4種における組織形態、光合成活性、電子伝達活性、細胞特異的なタンパク質発現比較解析から想定されるC4進化について解説した総説を国際誌に投稿し受理された(Munekage & Taniguchi, 2022)。