研究項目及び実施体制(◎は総括研究代表者)
- 植物形態形成を制御するジンクフィンガー型転写因子の機能解析
(◎高辻博志/独立行政法人農業生物資源研究所) - 植物形態形成の可変性を支配するホメオドメイン型蛋白質の機能解析
(青山卓史/京都大学化学研究所)
研究の目的
植物の形態形成や細胞分化の制御は作物の生産性や園芸植物の観賞性などと深く関わっており、その制御には転写因子が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、ジンクフィンガー型とホメオドメイン型の転写因子に着目し、枝分かれやshade avoidance反応などの形態形成や稔性に関わる花粉細胞の分化・発達の制御に関わる転写因子を見出し、その作用の分子機構を解明することを目的とした。
研究の内容
ペチュニアのジンクフィンガー(ZF)型転写因子およびアラビドプシスのホメオドメイン(HD)型転写因子について、突然変異体や形質転換体を用いる逆遺伝学的手法によって形態形成、細胞分化における機能を見出し、細胞形態や植物ホルモンの内性量と応答性の解析、標的遺伝子の探索、標的遺伝子の認識機構などを通じてそれぞれの転写因子の作用の分子機構の解明を図った。
主要な成果
- 休眠中の腋芽基部に発現し、枝分かれの制御に関わるZF型転写因子LIFを見出し、その作用は内性サイトカイニン量の変化を介して表れることを見出した。
- 葯のタペート層の発達制御に関与するZF転写因子TAZ1および花粉の減数分裂に関与するZF型転写因子MEZ1を見出し、これらの遺伝子をそれぞれ用いて雄性不稔形質を導入できることを示した。また、PhSUP1は葯の形態形成にも関与していることを見出した。
- 植物のZF型転写因子に特徴的な標的DNA認識機構を見出した。
- 花のホメオティック遺伝子pMADS3が雄ずいと雌ずいの特異性を決定する機能および花序分裂組織への回帰を抑制する機能をもつことを明らかにした。
- HD型転写因子ATHB2がshade avoidance反応に関与していることを明らかにし、標的遺伝子の探索から、その過程にはHD型転写因子相互の遺伝子発現制御が介在しているとことを見出した。
- HD型転写因子ATHB10/GL2がトライコームおよび根毛のパターン形成と細胞形態形成の両方を制御しており、ATHB10/GL2の標的遺伝子として見出されたフォスフォリパーゼD遺伝子がその制御過程に関与していることを見出した。
主な発表論文
- Kapoor S., et al. : Silencing of the tapetum-specific zinc finger gene TAZ1 causes premature degeneration of tapetum and pollen abortion in petunia : Plant Cell, 14 : 2353-2367 (2002)
- Kapoor M., et al. : Role of petunia pMADS3 in determination of floral organ and meristem identity, as revealed by its loss of function : Plant J. 32 : 115-127 (2002)
- Yoshioka K., et al. : The plant zinc-finger protein ZPT2-2 has a unique mode of DNA interaction : J. Biol. Chem.276 : 35802-35807 (2001)
- Ohgishi M., et al. : Negative autoregulation of the Arabidopsis homeobox gene ATHB-2. Plant J., 25 : 389-398 (2001)
- Ohashi Y., et al. : Entopically additive expression of GLABRA2 alters the frequency and spacing of trichome initiation : Plant J., 29 : 359-369 (2002)
研究のイメージ
