トレニアの副花冠の形態はホメオティック遺伝子の発現パターンの違いにより制御されている

要約

サイトカイニンの分解を阻害するホルクロルフェニュロン処理によってトレニアに誘導される副花冠の形は、ホメオティック遺伝子の発現が花弁型のパターンになると幅広くなり、花弁と雄蕊の中間的なパターンになると細長くなる。

キーワード:サイトカイニン、トレニア、副花冠、形態形成、ホメオティック遺伝子
担当:日本型施設園芸・新形質花き創出
代表連絡先:電話 029-838-6801
研究所名:花き研究所・花き研究領域
分類:研究成果情報

背景・ねらい

副花冠はスイセン、トケイソウ、キンギョソウなど、限られた種に特異的な花器官で、糸状、平板状、ラッパ状など、観賞価値の高い多様な形態を持つ。しかし、その形態を制御する分子機構は明らかになっていない。トレニアの蕾にサイトカイニンの代謝阻害剤であるホルクロルフェニュロン(CPPU)処理をすることにより、処理時の花芽発達ステージに依存して多様な形態の副花冠が誘導される。花芽発達ステージ初期の処理では幅広い形態となり、中期の処理では細長い形態となる(図1)。そこで、これらの副花冠が花器官としてどのような特徴を持つかを検証するとともに、ホメオティック遺伝子が副花冠の形態形成に果たす役割を明らかにする。

成果の内容・特徴

CPPU処理により誘導される副花冠のうち、幅広い副花冠の表皮では円錐状の細胞が並び、維管束が網目状に分岐する。これらは花弁と同様の特徴である(図2)。これに対し、細長い副花冠の形態は平板状のもの、筒状のもの、棒状で2つの裂片を生じるものが混在し、表皮には円錐状から細長い細胞まで見られる。また、維管束は分岐が少ない。これらの特徴は花弁と雄蕊の特徴が混在したものと考えられる(図2)。
副花冠形成初期には、ホメオティック遺伝子のうち、class A遺伝子(TfSQUA)は、幅広い副花冠では原基の基部で強く発現するのに対し、細長い副花冠では原基の周辺部のみで弱く発現する(図3)。class B遺伝子(TfDEF, TfGLO)は、いずれの副花冠でも原基全体で強く発現するが、class C遺伝子(TfPLE1, TfFAR)は、いずれの副花冠の原基でもほとんど発現しない(図略)。これらの発現パターンは、発生位置の発現パターンと一致している。
以上から、副花冠の形態は、副花冠形成初期において原基の発生位置のホメオティック遺伝子の発現パターンによって制御されると考えられる。つまり、花弁と同様にclass AおよびB遺伝子が中心の発現パターンになると、副花冠が幅広い形態になり、class AおよびC遺伝子の発現がともに低く、class B遺伝子が中心の発現パターンになると、細長い形態になる。