維管束幹細胞の運命分岐を生み出す分子基盤の解明

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維管束組織は、植物の主要な輸送システムとして機能しており、主に水分や無機塩類を地下部から地上部へ輸送する木部と、ソースからシンクへ光合成産物を輸送する篩部によって構成される。維管束組織の二次成長過程では、内部に存在する幹細胞領域である形成層の細胞が分裂および二次木部細胞・二次篩部細胞への分化を行うことで組織肥大が起こる。近年、形成層の内部に多分化能性を保持する形成層幹細胞が存在することが実験的に示されたが、形成層幹細胞の運命制御機構は不明であった。本研究では、主に維管束細胞の分化誘導系VISUALを用い、形成層幹細胞の運命制御機構を解析しており、これまでに (1)発光イメージングを用いた形成層幹細胞の遺伝子発現動態の１細胞イメージング、(2)形成層幹細胞の運命制御を司る因子の探索を行なってきた。(1)に関してはVISUALに応用する基盤技術の開発が完了し、これらの結果を論文としてまとめ、出版することができた。（Shimadzu et al., 2022 Quant. Plant Biol.）(2)については、これまでにVISUALを用いたマルチオミクス解析を行い、形成層幹細胞の運命制御を担う候補因子としてサイトカイニンを同定していた。本年度は発光イメージングによりサイトカイニン応答の生体維管束における特徴的な時空間的動態を捉えることに成功し、サイトカイニンは生体維管束における二次成長開始に関与することが分かった。イメージング動態に基づいたRNA-seq解析により、サイトカイニン応答の動態を生み出す分子経路についても示唆が得られている。生体維管束のRNA-seqデータをVISUALのマルチオミクスデータと統合しすることにより、サイトカイニンは二次成長開始に伴う形成層幹細胞の活性化の過程で、分裂の促進と木部分化ポテンシャルの付与の両方に関与することが判明した。