根の成長システムを支配する細胞増殖の制御機構

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本課題では側根形成と伸長過程における細胞増殖の制御機構について、栄養源に対する応答の面から明らかにすることを目的としている。今年度は、主に窒素濃度に応答した根の伸長制御の解析を行った。シロイヌナズナでは培地中の硝酸濃度が全体的に高い条件で育てた時、側根の伸長が特異的に抑制される現象が知られている。この過程における主根や側根の分裂組織での細胞増殖制御をG2/M期のマーカーであるpCYCB1::CYCB1(DB):GUSとpCDKB2-CDKB2(NT):GUSを用いて解析したところ、共に高硝酸条件で伸長抑制が起こった側根の分裂組織の多くでGUS発現が抑制されていた。この結果から、側根の分裂組織は、培地中の硝酸濃度の変化に応じて、一時的に細胞周期の進行をおそらくG1期で停止させるような機構を持つことが示唆される。また、オーキシン応答のマーカーであるDR5:GUSを用いた解析から、高硝酸条件下で伸長抑制がおこった側根の分裂組織ではオーキシンの応答あるいは蓄積が抑制されていると考えられたが、外部からのオーキシンの添加を行っても側根伸長の抑制は回復されなかった。また、シロイヌナズナに7種類存在するCDKインヒビター(KRP)の根の発達における機能を明らかにするため、昨年度までに単離した6遺伝子についでの単一機能欠損体に加え、新たにkrplkrp2, krp3 krp4,krp4 krp5二重変異体を確立した。しかし、これらのいずれも通常の生育条件では顕著な表現型を示さず、硝酸濃度に応答した側根の伸長応答も野生型と変わらなかった。その一方で、pKRP::KRP-GUSレポーターラインを用いた発現解析により、KRP3が硝酸条件に応答した側根の伸長制御に関与する可能性や、KRPタンパク質の多くがプロテアソームを介したタンパク質分解制御を受ける可能性が示された。