広報活動

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2013年4月19日

独立行政法人理化学研究所
国立大学法人東京大学
学校法人立教学院立教大学
大学共同利用機関法人自然科学研究機構基礎生物学研究所

組織間での情報伝達を介した葉の成長メカニズムを解明

-農作物の収量増産など応用分野に期待-

移動できるAN3タンパク質と移動できないAN3タンパク質の図
移動できるAN3タンパク質と移動できないAN3タンパク質
細胞の輪郭をマゼンタ色で、AN3にGFPを融合させたタンパク質を緑色で示す。
AN3タンパク質を内部組織で作らせた場合、移動できないタイプのAN3タンパク質は内部組織だけでしか観察できないが、移動できるタイプのAN3タンパク質は表皮と内部の両方の組織で観察できる。

桜の季節が終りに近づき、日に日に若葉の色が増してきています。さて、植物の葉が成長する過程では、表皮組織と内部の葉肉組織をつくる細胞は混じり合うことなく増えることが知られています。一方、この2つの組織の細胞群は、組織間の情報伝達により協調的に増えているとも考えられています。しかし、情報伝達を担う“実体”が分からなかったため、その仕組みは明らかにされていませんでした。

理研の研究者らはこれまでに、AN3という遺伝子が葉の内部組織の増殖に重要であることを明らかにしてきました。今回、 AN3遺伝子機能を欠損したシロイヌナズナ変異株の葉を詳細に解析したところ、内部組織の細胞増殖だけでなく表皮組織の細胞増殖にまで異常が見られました。

そこで、葉の細胞増殖に関わるAN3遺伝子が葉の内部組織で発現する一方で、この遺伝子がコードするAN3タンパク質が表皮と内部の両方の組織で働くのではないか、との仮定に立って研究を開始しました。モデル植物のシロイヌナズナを使い、AN3タンパク質を蛍光タンパク質GFPで標識して観察したところ、葉の内部組織でつくられたAN3タンパク質は、両組織の間を移動して表皮の細胞増殖も促していることが分かりました。さらに、組織間を移動できないAN3タンパク質をつくるシロイヌナズナを遺伝子操作で作製し育てたところ、このシロイヌナズナは通常よりも小さい葉にしか成長しませんでした。

今後、表皮と内部組織間の情報伝達を操作することで、農産物の収量増につながると期待できます。

理化学研究所
環境資源科学研究センター 代謝システム研究チーム
基礎科学特別研究員 川出 健介(かわで けんすけ)
(旧 植物科学研究センター 代謝システム解析チーム)