維管束を構成する細胞間の分化における相互作用の解析

高等植物の維管束組織は多種類の細胞によって複雑に構築された組織であり、個々の細胞が自身の分化運命を獲得する機構については現在のところ解っていない。ヒャクニチソウ管状要素分化系では、オーキシンとサイトカイニンの存在下で単離した葉肉細胞が管状要素に再分化する。最近の報告から、この分化系はin vivoにおける管状要素分化だけでなく維管束分化も反映していることが示唆されてきた。そこで本研究においては、管状要素と共に木部を構成する木部柔細胞がこの系で分化しているかどうかを更に検討すると同時に木部柔細胞の分化過程の解析をしている。また、管状要素分化を抑制する細胞外因子が、管状要素以外の木部細胞を形成するのに関わっているのではないかと考え、単離精製と機能解析を行っている。管状要素は分化過程で二次壁のリグニン化とプログラム細胞死を起こし、最終的には空洞の細胞となる。一方、木部柔細胞はいずれの現象も起こさないため、外見上は特別な特徴を持たない生細胞であるが、管状要素細胞と同様にリグニンの前駆物質の合成遺伝子が発現していることが報告されている。木部柔細胞自身はリグニン化しないため、合成したリグニン前駆体は管状要素細胞に供給されていると予想される。そこで、木部柔細胞ヒャクニチソウの培養系を用いて、管状要素以外の生細胞がリグニン前駆物質を培地中に分泌していることを明らかにした。次に、培地中へのリグニン前駆物質の蓄積を木部柔細胞の生理的な特徴としてとらえ、各種ホルモンによるリグニン前駆物質の蓄積の影響を調べた。管状要素分化に必要なブラシノステロイドの合成をウニコナゾールで抑制したり、サイトカイニン量を減少させるといった実験を行ったところ、リグニン前駆物質の培地中への蓄積には、サイトカイニンが必要だが、ブラシノステロイドは必要ないことがわかり、管状要素と木部柔細胞の分化分岐点にはブラシノステロイドが重要な働きをしていることが示唆された。一方で、管状要素分化を抑制する因子の分離・同定を目指した。オーキシンのみで培養したヒャクニチソウの培養液には、分裂は抑制しないが、管状要素分化を抑制する因子が含まれていた。これまでのところ、この因子は10kDa以下の低分子タンパク質であること、熱に安定であることがわかった。

高等植物の維管束組織は多種類の細胞によって複雑に構築された組織であり、個々の細胞が自身の分化運命を獲得する機構については現在のところ解っていない。ヒャクニチソウ管状要素分化系では、オーキシンとサイトカイニンの存在下で単離した葉肉細胞が管状要素に再分化する。最近の報告から、この分化系はin vivoにおける管状要素分化だけでなく維管束分化も反映していることが示唆されてきた。そこで本研究においては、管状要素と共に木部を構成する木部柔細胞がこの系で分化しているかどうかを更に検討すると同時に木部柔細胞の分化過程の解析をしている。また、管状要素分化を抑制する細胞外因子が、管状要素以外の木部細胞を形成するのに関わっているのではないかと考え、単離精製と機能解析を行っている。管状要素は分化過程で二次壁のリグニン化とプログラム細胞死を起こし、最終的には空洞の細胞となる。一方、木部柔細胞はいずれの現象も起こさないため、外見上は特別な特徴を持たない生細胞であるが、管状要素細胞と同様にリグニンの前駆物質の合成遺伝子が発現していることが報告されている。木部柔細胞自身はリグニン化しないため、合成したリグニン前駆体は管状要素細胞に供給されていると予想される。そこで、木部柔細胞ヒャクニチソウの培養系を用いて、管状要素以外の生細胞がリグニン前駆物質を培地中に分泌していることを明らかにした。次に、培地中へのリグニン前駆物質の蓄積を木部柔細胞の生理的な特徴としてとらえ、各種ホルモンによるリグニン前駆物質の蓄積の影響を調べた。管状要素分化に必要なブラシノステロイドの合成をウニコナゾールで抑制したり、サイトカイニン量を減少させるといった実験を行ったところ、リグニン前駆物質の培地中への蓄積には、サイトカイニンが必要だが、ブラシノステロイドは必要ないことがわかり、管状要素と木部柔細胞の分化分岐点にはブラシノステロイドが重要な働きをしていることが示唆された。一方で、管状要素分化を抑制する因子の分離・同定を目指した。オーキシンのみで培養したヒャクニチソウの培養液には、分裂は抑制しないが、管状要素分化を抑制する因子が含まれていた。これまでのところ、この因子は10kDa以下の低分子タンパク質であること、熱に安定であることがわかった。