2018年8月17日(金)

プレスリリース

理研、植物の根毛の成長を止める仕組みを解明

2018/2/14 17:30
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発表日:2018年2月14日

植物の根毛の成長を止める仕組みの解明

-転写因子GTL1とDF1が長さを制御するブレーキとなる-

 

■要旨

 理化学研究所(理研)環境資源科学研究センター細胞機能研究チームの柴田美智太郎訪問研究員、杉本慶子チームリーダーらの国際共同研究グループ(※)は、植物の根毛[1]の長さを制御する転写因子[2]を発見しました。

 根毛とは植物の根の表面に存在する毛のような器官で、根の表面積を大きくすることで、土壌から水や栄養素を効率的に吸収する機能があります。植物は根毛の長さを調節することで、土壌から吸収する栄養の量を制御しています。例えば、土壌中に栄養素が少ないときは根毛の成長を促進し、逆に栄養素が豊富に存在するときは根毛の成長を抑制します。そのため、根毛の長さを制御することは植物がさまざまな環境で生育するための重要なメカニズムと考えられます。しかし、その詳しい分子機構は明らかではありませんでした。

 今回、国際共同研究グループは、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて、GTL1という転写因子が根毛の成長を止める機能を担っていることを明らかにしました。根毛の成長を止める仕組みを明らかにするため、根毛が長くなるgtl1 df1二重変異株と根毛が短くなるGTL1過剰発現株において、発現が変動している遺伝子を調べました。その結果、ROOT HAIR_DEFECTIVE_SIX-LIKE_4(RSL4)という遺伝子がGTL1、DF1によって抑制されることが分かりました。さらに、網羅的遺伝子発現解析とクロマチン免疫沈降解析[3]を行うことで、RSL4はGTL1の遺伝子発現を促進すること、RSL4とGTL1は共通するターゲットを持ち、RSL4は促進因子、GTL1は抑制因子として機能し、アクセルとブレーキのような関係で根毛の成長を適切に制御していることが明らかになりました。

 今後は、GTL1の機能を人為的に改変することで、より過酷な条件で生育する植物体を作出するなどの応用につながると期待できます。

 本研究は、英国の科学雑誌『Development』オンライン版(2月8日付け)に掲載されました。

 ※国際共同研究グループ

  理化学研究所 環境資源科学研究センター 細胞機能研究チーム

  チームリーダー 杉本 慶子(すぎもと けいこ)

  訪問研究員 柴田 美智太郎(しばた みちたろう)(日本学術振興会特別研究員PD)

  研究員(研究当時)クリスチャン・ブラウアー(Christian Breuer)

  研究員 バート・ライメン(Bart Rymen)

  テクニカルスタッフII 河村 彩子(かわむら あやこ)

  テクニカルスタッフ(研究当時)ルーク・ブレイドウッド(Luke Braidwood)

  ノースカロライナ州立大学 Department of Plant and Microbial Biology

  助教 ロスアンジェラ・ソザーニ(Rosangela Sozzani)

  大学院生 ナタリー・クラーク(Natalie M. Clark)

  東京理科大学 理工学部 応用生物科学科

  准教授 諸橋 賢吾(もろはし けんご)

  ソーク研究所

  准教授 ウォルフギャング・ブッシュ(Wolfgang Busch)

  デューク大学

  教授 フィリップ・ベンフィー(Philip N.Benfey)

■背景

 植物は成長に必要な栄養素や水分を、根を通じて土壌から吸収します。そのため植物は、必要な栄養素を効率的に吸収するためのメカニズムを発達させてきました。

 根毛は植物の根の表面に存在する毛のような器官で、根の表面積を大きくすることで、土壌から効率的に水や栄養素を吸収する機能を果たしています。植物は根毛の長さを調節することで土壌から吸収する栄養の量を制御しています。例えば、土壌中に栄養素が少ないときは根毛の成長を促進し、逆に栄養素が豊富に存在する状況では根毛の成長を抑制します。

 そのため、根毛の長さを制御することは、植物がさまざまな環境で生育するための重要なメカニズムと考えられますが、その詳しい分子機構は明らかではありませんでした。

 *以下は添付リリースを参照

 

 

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0471478_01.pdf

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