樹冠の葉のサイズを決める分子機構に関する研究

個葉サイズ決定のメルクマールとなる遺伝子発現情報の収集の一環として、第1に、個葉サイズ決定の過程を細胞分裂と細胞肥大の2つの生理過程に大別して、いずれがサイズ決定の主要因であるかを明らかにした。第2に、細胞分裂の律速要因として知られるサイクリンD遺伝子に着目して、個葉サイズ決定における細胞分裂頻度の指標性遺伝子としての有効性を検討した。(1)地理的に個葉面積が異なることで知られるブナを対象に、細胞分裂と細胞肥大の決定機構に対する依存度を調べた。黒松内の個葉面積は立山の1.35倍大きく、黒松内の柵状細胞の断面積は立山の1.37倍大きかった。よって、黒松内と立山の個葉面積の違いにおける細胞サイズ依存度は平均で105%であった。立山の個葉面積は筑波の2.70倍大きく、立山の柵状細胞の断面積は筑波と比べて有意差が認められなかった。よって、立山と筑波の個葉面積の違いにおける細胞サイズ依存度は平均で-1%であった。以上の結果から、黒松内、立山、筑波の3個体に見られた個葉面積の違いは、黒松内と立山において細胞肥大が個葉サイズの決定要因としてはたらいているが、立山と筑波においては細胞分裂回数が個葉サイズの違いの決定要因としてはたらいていることが示唆された。以上の通り、サイズ決定機構の主要因が細胞分裂と細胞肥大の2つの場合があることを明らかにした。(2)同様に、海抜高度の異なるブナ林冠で個葉サイズ決定過程を比較したところ、高海抜地で個葉面積が小さく、個葉サイズの違いは細胞分裂に依存していることを明らかにした。(3)葉の発達過程における細胞数の変化と細胞周期の律速因子と知られるサイクリンD遺伝子の発現量の関係をポプラで調べた。細胞分裂頻度の高い時期にサイクリンD遺伝子のmRNA量は多く、サイクリンDのmRNA量は細胞分裂と高い関連があることが示された。このことは、サイクリンD遺伝子の発現が細胞分裂を介した個葉面積の環境応答の指標的な役割を果たすことを示唆した。

個葉サイズ決定のメルクマールとなる遺伝子発現情報の収集の一環として、第1に、個葉サイズ決定の過程を細胞分裂と細胞肥大の2つの生理過程に大別して、いずれがサイズ決定の主要因であるかを明らかにした。第2に、細胞分裂の律速要因として知られるサイクリンD遺伝子に着目して、個葉サイズ決定における細胞分裂頻度の指標性遺伝子としての有効性を検討した。(1)地理的に個葉面積が異なることで知られるブナを対象に、細胞分裂と細胞肥大の決定機構に対する依存度を調べた。黒松内の個葉面積は立山の1.35倍大きく、黒松内の柵状細胞の断面積は立山の1.37倍大きかった。よって、黒松内と立山の個葉面積の違いにおける細胞サイズ依存度は平均で105%であった。立山の個葉面積は筑波の2.70倍大きく、立山の柵状細胞の断面積は筑波と比べて有意差が認められなかった。よって、立山と筑波の個葉面積の違いにおける細胞サイズ依存度は平均で-1%であった。以上の結果から、黒松内、立山、筑波の3個体に見られた個葉面積の違いは、黒松内と立山において細胞肥大が個葉サイズの決定要因としてはたらいているが、立山と筑波においては細胞分裂回数が個葉サイズの違いの決定要因としてはたらいていることが示唆された。以上の通り、サイズ決定機構の主要因が細胞分裂と細胞肥大の2つの場合があることを明らかにした。(2)同様に、海抜高度の異なるブナ林冠で個葉サイズ決定過程を比較したところ、高海抜地で個葉面積が小さく、個葉サイズの違いは細胞分裂に依存していることを明らかにした。(3)葉の発達過程における細胞数の変化と細胞周期の律速因子と知られるサイクリンD遺伝子の発現量の関係をポプラで調べた。細胞分裂頻度の高い時期にサイクリンD遺伝子のmRNA量は多く、サイクリンDのmRNA量は細胞分裂と高い関連があることが示された。このことは、サイクリンD遺伝子の発現が細胞分裂を介した個葉面積の環境応答の指標的な役割を果たすことを示唆した。