2013/04/19 (FRI)

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

キーワード:研究活動

OBJECTIVE.

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

理化学研究所(野依良治理事長)、東京大学(濱田純一総長)、立教大学(吉岡知哉総長)と基礎生物学研究所は、モデル植物シロイヌナズナを用いた分子遺伝学的な解析から、植物の葉では表皮と内部の組織にある細胞が「ANGUSTIFOLIA3(AN3)タンパク質」を介して協調的に増殖していることを発見しました。これは、理研植物科学研究センター(篠崎一雄センター長)代謝システム解析チーム(現 環境資源科学研究センター代謝システム研究チーム)の平井優美チームリーダーと川出健介基礎科学特別研究員、および、東京大学大学院理学系研究科の塚谷裕一教授、立教大学理学部の堀口吾朗准教授、基礎生物学研究所植物発生遺伝学研究部門の宇佐見健研究員らの共同研究グループによる成果です。

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殖します。あたかも独立に増殖する2つの細胞群ですが、組織間の情報伝達により協調的に増殖していることが示唆されていました。しかし、情報伝達を担う実体が分からないため、その仕組みは明らかにされていませんでした。

共同研究グループは、葉の細胞増殖に関わるAN3遺伝子が内部組織だけで発現する一方、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組織で働く可能性に着想を得て研究を開始しました。そこで、AN3タンパク質に蛍光タンパク質GFPを融合させて観察したところ、葉の内部組織で作られたAN3タンパク質は組織の間を移動し、表皮の細胞増殖も促していることを明らかにしました。これは、組織間の情報伝達を担う実体がAN3タンパク質であることを意味しますし、その源泉が葉の内部にあるという発見は、葉のでき方を考えるうえで新しい視点になります。さらに、AN3タンパク質を介した情報伝達が断たれると表皮の細胞は十分に増えず、結果的に正常な葉の6割程度の大きさにしか成長できませんでした。

今後、この情報伝達を操作することで、農作物の増産なども可能になると期待できます。本成果は、米国科学雑誌『Current Biology』(5月6日号)への掲載に先立ち、オンライン版(4月18日付け:日本時間4月19日)に掲載されます。

詳細は、独立行政法人理化学研究所の報道発表資料をご覧ください。