葉の細胞数をモニターする情報の実体とその器官サイズ制御における役割の解明

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本研究は葉の細胞増殖がある種の突然変異により抑制されると、分化過程における細胞伸長が促進される「補償作用」の分子機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、補償作用が細胞自律的あるいは、非自律的に引き起こされるのかどうかを、Cre/Loxを利用した系を用いて解析した。まず、サイクリン依存性キナーゼインヒビターであるKRP2にGFP(KRP2-3xGFP)を3つタンデムに連結したキメラ遺伝子を、シロイヌナズナ野生株で過剰発現させると、補償作用が誘導された。次に、ヒートショック誘導性のCreによって、KRP2-3xGFPの発現を誘導(KRP2-3xGFP-ON)、抑制(KRP2-3xGFP-OFF)できるようにした形質転換体を作成した。葉の発生途上で、KRP2-3xGFP-ONを持つセクターを誘導し、葉が完全展開した後に補償作用の誘導の有無を検討した。すると、そのようなセクターでは補償作用が確かに誘導されたが、野生株のセクターでは誘導されなかった。これと同様に、KRP2-3xGFP-OFFを用い、葉の発生途上でKRP2の発現を消去し、野生型に戻ったセクターでは、補償作用が誘導されておらず、引続きKRP2-3xGFPを発現し続けているセクターでは、補償作用が誘導されていた。これらの結果から、KRP2の過剰発現によって引き起こされる補償作用は、細胞自律的に誘導されていることが明らかになった。これと同様の実験を転写コアクチベーターをコードするANGUSTIFOLIA3(AN3)を用いて行った。ここでは、AN3-3xGFPをヒートショックおよびCre依存的に誘導するコンストラクトをan3変異株背景に導入した。An3は典型的な補償作用を示すが、AN3-3xGFPを発現するセクターでは、それを発現していないan3セクターとの共存時に、部分的な補償作用を示すことが示唆された。この結果は、KRP2を用いた場合とは対照的であり、補償作用の誘導機構に、細胞自律的、非自律的経路の両方が存在することが示唆された。