単子葉植物イネを用いた葉の初期発生メカニズムの解明

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イネのホメオボックス転写因子OsWOX4は茎頂分裂組織の維持に機能し、葉原基でも発現する(Ohmori et al., Plant Cell, 2013)。本課題ではOsWOX4の葉の初期発生における機能を明らかにすることを目的に研究をおこなった。前年度までに、誘導系のOsWOX4ノックダウン株を用いて、葉の機能解析に適した一過的ノックダウンの系を確立し、OsWOX4がサイトカイニン生合成に機能するLOG遺伝子の発現を制御することで維管束形成に関わることを示唆していた。今年度はサイトカイニン含有量に対するOsWOX4ノックダウンの影響を解析した。その結果、OsWOX4をノックダウンさせることで、サイトカイニン量が顕著に減少することを示した。このことからOsWOX4はLOG遺伝子の発現制御を介して、サイトカイニン生合成を正に制御し、維管束形成に寄与していると考えられた。中肋は葉が直立するために必要な構造である。これまでにDL遺伝子が、葉原基の中央部において細胞分裂を促進し、中肋形成の初期段階が進むことがわかっている。OsWOX4がノックダウンすると、葉原基の葉の中央部特異的な厚み形成がみられなくなり、中央部の向軸―胚軸方向の細胞数が減少した。また、DLの発現が顕著に減少していた。これらからOsWOX4がノックダウンすると、DLの発現が維持されなくなり、葉原基の形態異常につながったと考えられる。また、前年度までに得ていたマイクロアレイのデーターを用いて、Gene Ontology解析を行った結果、OsWOX4は細胞の活性を保つ機能があることが示唆された。この結果は、テクノビット切片を用いた詳細な解析結果からも支持された。これらから、OsWOX4は茎頂分裂組織の維持に加え、葉の初期発生を多面的に制御する、イネの発生に非常に重要な因子であることを明らかにした。