イネにおける葉脈パターン形成にともなう葉の組織分化の制御機構の解明

葉脈は、高等植物で運搬通路や葉の骨格となる重要な組織である。本研究は、モデル単子葉植物イネを材料に、代表的な葉脈パターンである平行脈に着目しつつ、葉の形態形成の制御機構を解明することを目的としている。平行脈を構成する、縦走維管束間距離が減少する新規細葉変異体dsl1(alm2より改名)に着目して研究を進めた。前年度までに、dsl1では有意に縦走維管束距離が減少し、原因として維管束間の葉肉細胞数の有意な減少を見いだした。また、dsl1では表皮細胞列の減少が見られていた。今年度は、表皮細胞列がdsl1で統計的に有意に減少することを示した。また、イネの縦走維管束には大維管束と小維管束があるが、dsl1では小維管束の細胞数も有意に減少することが明らかとなった。よって、dsl1の葉では細胞数が全体的に減少しており、DSL1が細胞分裂に機能する可能性が考えられた。そこで、G2/M期マーカーCDKB2の葉原基での発現をin situ hybridizationで解析した結果、dsl1では葉原基でのCDKB2の発現が弱まることが判明した。したがって、DSL1の細胞分裂制御への関与が示唆された。また、dsl1では茎頂分裂組織が野生型より平らなことも明らかにし、この形態異常も葉の形態異常に関連する可能性が考えられた。DSL1候補遺伝子は、遺伝子発現に関与する可能性が示唆されていた。そのため、野生型とdsl1の間でのトランスクリプトーム解析も行っていた。今年度解析データの分析を進めたが、予想より発現変動が小さく、dsl1の異常を説明できる遺伝子を見いだせなかった。また今年度は、CRISPR-CAS9法でDSL1候補遺伝子のノックアウト個体を作製し、それがdsl1の表現型に類似するかを確かめた。その結果、ノックアウト個体はdsl1に類似しており、DSL1候補遺伝子はDSL1であると結論づけた。

葉脈は、高等植物で運搬通路や葉の骨格となる重要な組織である。本研究は、モデル単子葉植物イネを材料に、代表的な葉脈パターンである平行脈に着目しつつ、葉の形態形成の制御機構を解明することを目的としている。平行脈を構成する、縦走維管束間距離が減少する新規細葉変異体dsl1(alm2より改名)に着目して研究を進めた。前年度までに、dsl1では有意に縦走維管束距離が減少し、原因として維管束間の葉肉細胞数の有意な減少を見いだした。また、dsl1では表皮細胞列の減少が見られていた。今年度は、表皮細胞列がdsl1で統計的に有意に減少することを示した。また、イネの縦走維管束には大維管束と小維管束があるが、dsl1では小維管束の細胞数も有意に減少することが明らかとなった。よって、dsl1の葉では細胞数が全体的に減少しており、DSL1が細胞分裂に機能する可能性が考えられた。そこで、G2/M期マーカーCDKB2の葉原基での発現をin situ hybridizationで解析した結果、dsl1では葉原基でのCDKB2の発現が弱まることが判明した。したがって、DSL1の細胞分裂制御への関与が示唆された。また、dsl1では茎頂分裂組織が野生型より平らなことも明らかにし、この形態異常も葉の形態異常に関連する可能性が考えられた。DSL1候補遺伝子は、遺伝子発現に関与する可能性が示唆されていた。そのため、野生型とdsl1の間でのトランスクリプトーム解析も行っていた。今年度解析データの分析を進めたが、予想より発現変動が小さく、dsl1の異常を説明できる遺伝子を見いだせなかった。また今年度は、CRISPR-CAS9法でDSL1候補遺伝子のノックアウト個体を作製し、それがdsl1の表現型に類似するかを確かめた。その結果、ノックアウト個体はdsl1に類似しており、DSL1候補遺伝子はDSL1であると結論づけた。