IPTの発現解析による頂芽優勢の分子機構の解明

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頂芽優勢は頂芽が腋芽の成長を抑制し、優先的に成長する相関現象である。オーキシンにより腋芽の成長が抑制され、サイトカイニンにより腋芽の成長が促進されると考えられてきたが、その分子機構は明らかにされていない。これまで解析した結果、茎を求低的に流れるオーキシンが茎におけるサイトカイニン生合成の律速酵素adenylate isopentenyltransferase(IPT)の発現を抑制しているために、サイトカイニンが生合成されず、腋芽が成長を開始できないという結論に至った。そこで、オーキシンによるIPTの発現抑制の分子機構を明らかにするために、エンドウからPsIPT遺伝子のプロモーターを単離し、そのオーキシンに対する応答性の解析を行った。エンドウのPsIPT2プロモーター::GUSを導入したシロイヌナズナでは、GUSが植物体全体で発現するが、オーキシンで処理すると、オーキシンに応答してエンドウ組織内と同様な時間経過でmRNAが減少した。そこでこの系を用いて、PsIPT2遺伝子のオーキシンによる転写抑制機構を解析した。まず、プロモーター約2kbを全領域にわたって順次100baseずつ欠失させたプロモーターを作製した後、GUS遺伝子と融合させたDNAを構築し、この改変PsIPT2プロモーター::GUSをシロイヌナズナに導入して形質転換体を作製した。この形質転換体の解析を継続して行う。一方、PsIPT2はエンドウでは、頂芽切除後の茎でしか発現しないが、シロイヌナズナに導入すると根端以外のほとんどの器官で発現する。この現象が、実験系がヘテロなために起こっているか否かを確かめるために、エンドウにおけるPsIPT2とPsIPT1の発現をさらに詳細に調べた。根ではPsIPT2もPsIPT1もほとんど発現していない。頂芽切除後の根でも発現していないが、根を切片にした後に、オーキシンfreeなbufferで振とうし、根の組織に含まれるオーキシンを減少させると、根切片でも、PsIPT2もPsIPT1も誘導されることが明らかになった。つまり、エンドウにおいてもオーキシンが減少すれば根でもPsIPT2が発現する能力を持っている。これらのことは、器官や植物種にかかわらず、オーキシンがPsIPT2とPsIPT1のnegative regulatorであることを意味している。