気孔形成における孔辺細胞の分裂および相称的形態構築制御機構の解析

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植物表皮の気孔は大気とのガス交換調節を行う重要な構造である。我々は高等植物における細胞分裂や細胞分化の仕組みを解明することを目的に、シロイヌナズナの気孔形成突然変異体を用いて孔辺細胞の発達に関わる遺伝子の単離・解析を進めてきた。本年度の本研究課題では特に孔辺母細胞の分裂に関する変異体(shabondama40)および分裂後の孔辺細胞形態構築に関する変異体(MC79)に着目して研究を進めた。MC79はleucine rich repeatを持つreceptor like kinaseの変異体で、孔辺細胞の伸長方向や湾曲方向が異常になる表現型を示す。MC79の発現と局在パターンを知るためMC79::promoter-MC79 protein-GFP融合タンパク質を用いた実験を行ったところ、メリステモイドから孔辺細胞母細胞の細胞膜で一過的に存在していることが観察され、孔辺細胞発達の比較的初期に機能していることが示された。また、根の先端部分にも発現が観察され、根の発達においてもMC79が働いていることが推察された。構造が類似しているreceptor kinaseがゲノムに存在するため、この発現を調べたところMC79と同様に根の先端部分で発現が見られた。現在2重破壊株の作製を進めており、根における表現型を解析する予定である。またMC79-TAP発現シロイヌナズナ種子を大量に調製できたので、今後アフィニティークロマトグラフィーによりMC79複合体を精製し、パートナーとなるリセプターや標的因子、リガンドの同定を進める。これらの研究により、細胞の極性獲得、形態構築における情報伝達系の働きについて理解を深めるshabondama40は出芽酵母Sec31ホモログの変異体で、孔辺母細胞の細胞質分裂が不完全となる表現型を示す。発現についてpromoter::GUSを用いて解析したところ、植物体全体における強い発現が認められた。現在Sec31と協同して働く因子についても発現部位の解析を進めている。これらの研究により、植物細胞の細胞質分裂における小胞輸送装置の役割について理解を深める。