力学的シグナルの制御を受ける形態形成の分子解剖

これまでに私たちは、植物組織が機械刺激に応答して、細胞壁を硬化させる遺伝子の発現を上昇させ、さらに実際に細胞壁の硬化に関わっている化学成分を増加させることを見いだした。興味深いことに、この応答は、シロイヌナズナの実生をマンニトール溶液で処理した際にも観察された。マンニトール溶液のような高浸透圧の溶液中では、細胞が原形質分離を起こし、細胞膜と細胞壁とがかい離する。このことが、植物組織に対して機械刺激として作用していることが考えられ、これは先行研究でも指摘されている。そこで、機械刺激を与える方法としてこのマンニトール刺激を用いながら、機械刺激に応答した細胞壁の硬化が滞る変異体を探索し、athb5変異体の同定に成功した。この変異体の機能解析を通じて、機械刺激依存的な細胞壁構築制御機構の分子解剖を試みた。1.AtHB5遺伝子の発現解析proAtHB5::GFP::GUSコンストラクトを作製し、この遺伝子の発現解析を行った。AtHB5は、実生において、ほぼ全ての器官・組織で発現していたが、とりわけ、葉の葉脈・胚軸の道管・根の道管といった、特に細胞壁が硬化する組織において強い発現を示した。2.athb5変異体の表現型解析シロイヌナズナ実生を、水平においた寒天培地の上で成育すると、根は正の重力屈性を示すためにバイトの中へ根が進入する。しかしathb5変異体では、その応答に著しい異常が見られ、培地の中へ根をまっすぐに進入させることができなくなっていた。さらに、野生型の根が培地のなかへ進入する際には、根の根端部分においてこの遺伝子の発現が強く誘導された。これらの結果は、根が固形培地という機械的ストレスの影響を大きく受ける条件において、AtHB5遺伝子の機能が不可欠であることを示唆している.

これまでに私たちは、植物組織が機械刺激に応答して、細胞壁を硬化させる遺伝子の発現を上昇させ、さらに実際に細胞壁の硬化に関わっている化学成分を増加させることを見いだした。興味深いことに、この応答は、シロイヌナズナの実生をマンニトール溶液で処理した際にも観察された。マンニトール溶液のような高浸透圧の溶液中では、細胞が原形質分離を起こし、細胞膜と細胞壁とがかい離する。このことが、植物組織に対して機械刺激として作用していることが考えられ、これは先行研究でも指摘されている。そこで、機械刺激を与える方法としてこのマンニトール刺激を用いながら、機械刺激に応答した細胞壁の硬化が滞る変異体を探索し、athb5変異体の同定に成功した。この変異体の機能解析を通じて、機械刺激依存的な細胞壁構築制御機構の分子解剖を試みた。1.AtHB5遺伝子の発現解析proAtHB5::GFP::GUSコンストラクトを作製し、この遺伝子の発現解析を行った。AtHB5は、実生において、ほぼ全ての器官・組織で発現していたが、とりわけ、葉の葉脈・胚軸の道管・根の道管といった、特に細胞壁が硬化する組織において強い発現を示した。2.athb5変異体の表現型解析シロイヌナズナ実生を、水平においた寒天培地の上で成育すると、根は正の重力屈性を示すためにバイトの中へ根が進入する。しかしathb5変異体では、その応答に著しい異常が見られ、培地の中へ根をまっすぐに進入させることができなくなっていた。さらに、野生型の根が培地のなかへ進入する際には、根の根端部分においてこの遺伝子の発現が強く誘導された。これらの結果は、根が固形培地という機械的ストレスの影響を大きく受ける条件において、AtHB5遺伝子の機能が不可欠であることを示唆している.