単面葉の平面化を司る遺伝子プログラム

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一般的に葉は向背軸の極性を持ち、それら運命の境界部で細胞増殖が促進されて葉身が平面成長し、光を受容するのに適した平らな葉身が形成されると考えられている。一方多くの単子葉植物では、「単面葉」という、葉身が一般的な葉(両面葉)の背軸面に相当する組織だけで構成される葉が進化している。興味深いことに、この単面葉を持つ多くの植物においても、葉は背軸面しか持たないにも関わらず、平面成長により平らな葉身が形成される。つまり、平たい葉身は単面葉と両面葉で独立に進化していると考えられる。また、これまでの研究により、単面葉の平面化を促進する遺伝子として、DROOPING LEAF (DL)相同遺伝子を同定する事に成功している。本研究ではまず、単面葉研究のモデル系として用いているイグサ属植物において、単面葉の平面性がどのように進化したかを解析した。その結果、イグサ属では丸い単面葉を持つ種が祖先的であり、平面化した単面葉を持つ種は何度か派生的に進化したことを明らかにした。また、平たい単面葉の進化過程では、葉におけるDL遺伝子の発現レベルが上昇したことを明らかにした。すなわち、DLのプロモーター活性の上昇により、平たい単面葉が進化した可能性が示唆された。さらに単面葉の平面化機構に関して、生理学的、遺伝学的解析を行った所、単面葉の平面化にはオーキシンシグナルが深く関与し、適切なオーキシン濃度勾配により、単面葉の平面化が促進されることを明らかにするとともに、オーキシンシグナル経路に異常がおきたと示唆される突然変異体を単離することに成功した。