トレニアの表皮起源シュート再生系を用いた細胞リプログラミングと分裂組織構築の解析

トレニア（Torenia fournieri）では、茎断片の培養により高い効率で表皮起源のシュート再生を誘導できる組織培養系が知られている。この培養系は高度に分化した表皮細胞のリプログラミングや明らかなカルス段階を経ないシュート再生など、これまでシュート再生の分子生物学的な研究に盛んに用いられてきたシロイヌナズナの組織培養系(2段階培養系)とは大きく異なる特徴を持つ。本研究ではこの組織培養系についてトランスクリプトーム解析と細胞学的解析を進め、この表皮起源シュート再生が、異なる仕組みによって制御されている3つの段階からなることを示した。まず、培養開始直後に遺伝子発現プロファイルが急速に変化し、複数の器官・組織の特徴をあわせもつ状態に変化する。この時期には、シロイヌナズナの3つのカルス誘導系で培養初期に発現が上昇する遺伝子の多くで発現の上昇が見られた。これらの初期の変化はサイトカイニンを必要としない。その後、サイトカイニン依存的に核小体形成や細胞周期の転写活性化が起こり、さらにその後、SAM制御遺伝子が高発現し不定芽が形成される。本研究で特定された、シロイヌナズナの3つのカルス誘導系とトレニアのシュート再生系で共通して発現上昇を示す遺伝子遺伝子郡には培養系の違いを超えて普遍的に細胞リプログラミングを制御する因子が含まれている可能性がある。今後これらの因子について空間的発現パターン解析や、リプログラミングに伴う細胞の変化やシュート再生における機能解析を行うことで、広く細胞リプログラミングを制御する分子ネットワークを明らかにできると期待される。

トレニア（Torenia fournieri）では、茎断片の培養により高い効率で表皮起源のシュート再生を誘導できる組織培養系が知られている。この培養系は高度に分化した表皮細胞のリプログラミングや明らかなカルス段階を経ないシュート再生など、これまでシュート再生の分子生物学的な研究に盛んに用いられてきたシロイヌナズナの組織培養系(2段階培養系)とは大きく異なる特徴を持つ。本研究ではこの組織培養系についてトランスクリプトーム解析と細胞学的解析を進め、この表皮起源シュート再生が、異なる仕組みによって制御されている3つの段階からなることを示した。まず、培養開始直後に遺伝子発現プロファイルが急速に変化し、複数の器官・組織の特徴をあわせもつ状態に変化する。この時期には、シロイヌナズナの3つのカルス誘導系で培養初期に発現が上昇する遺伝子の多くで発現の上昇が見られた。これらの初期の変化はサイトカイニンを必要としない。その後、サイトカイニン依存的に核小体形成や細胞周期の転写活性化が起こり、さらにその後、SAM制御遺伝子が高発現し不定芽が形成される。本研究で特定された、シロイヌナズナの3つのカルス誘導系とトレニアのシュート再生系で共通して発現上昇を示す遺伝子遺伝子郡には培養系の違いを超えて普遍的に細胞リプログラミングを制御する因子が含まれている可能性がある。今後これらの因子について空間的発現パターン解析や、リプログラミングに伴う細胞の変化やシュート再生における機能解析を行うことで、広く細胞リプログラミングを制御する分子ネットワークを明らかにできると期待される。