植物幹細胞の増殖・分化・老化のバランスによる花の数とサイズの制御機構

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本研究では、花における種固有の器官数および、サイズを決める原理の解明として、I) 花器官数の不変性を司るエピジェネティックなバイオタイマーの制御機構、II) 花弁サイズの決定を司るジャスモン酸シグナル系路、III) 花の総数の決定における茎頂幹細胞の老化制御の分子機構の解析を行った。I) バイオタイマーにより制御されている遺伝子の同定、バイオタイマー遺伝子の細胞周期依存性、エピゲノム制御、さらに代表的な遺伝子の機能解析、および数理モデル解析について、論文 (Plant Cell 2023 under revision)としてまとめた。II) ジャスモン酸 (JA)シグナル伝達を制御するとの報告があるMYCの三重変異体 (myc2,3,4) で花弁サイズ、および花弁の脱離時期を計測した。野生型と比べてmyc2,3,4では花弁が大きくなり、さらに脱離時期が遅延することがわかった。また、JAによる花弁脱離の時期と花弁基部のダメージとの関係を明らかにするため、DAB染色により花弁基部の活性酸素種 (ROS) の蓄積を可視化したところ、myc2,3,4変異体では、花弁基部におけるROSの蓄積範囲が狭くなっていた。次にJA下流として、花弁の脱離とオートファジーの関係に注目した。オートファジーが進行しないautophagy7 (atg7) 変異体では、花弁の脱離が遅延した。さらに35S::GFP-ATG8の蛍光観察とcleavage assayから、JA関連変異体ではオートファジーの進行が遅れることがわかった。以上の知見を論文としてまとめて投稿した (Nature Comm in revision)。III) 加齢による花の総数の決定機構として活性酸素による幹細胞の制御系の関与について論文報告した。加えて、これまでの知見や今後の課題を総説として発表した。