側根創始におけるオーキシン分布の制御機構

侧根萌生过程中生长素分布的控制机制

基本信息

批准号：
21K15124
负责人：
後藤千恵子
金额：
$ 3万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15124/
关键词：
側根側根形成側根創始オーキシン fwr fsp1 SUR2 CYP83B1 シロイヌナズナ

项目摘要

側根の発生は、根の内鞘細胞のうち一部が「側根創始細胞」としてオーキシンを受容し非対称分裂することで開始され、その後細胞分裂が繰り返されて側根原基が形成される。本研究では、オーキシンが生合成される部位とオーキシンが将来の側根創始細胞に隔離・蓄積される仕組みを明らかにすることで、側根創始の初期段階について理解を深めることを目的とした。オーキシンが側根創始細胞に隔離・蓄積されにくくなった変異体にfewer roots（fwr）がある。このfwr の表現型を抑圧する変異体のスクリーニングによりfewer roots suppressor 1 (fsp1）fwrが単離されており、fsp1の原因遺伝子はSUR2/CYP83B1である。SUR2/CYP83B1はインドールグルコシノレート生合成に関わる酵素であるが、その生合成経路は一部がオーキシン生合成経路と重なっており、SUR2/CYP83B1が欠損すると内生オーキシン量が増加する。オーキシン応答レポーターDR5:LUCを導入すると、主根上にオーキシン応答を示す点状部位が観察される。その点状部位は、そのまま安定して形成され続けてそこから側根が生じる場合と、消失する（側根は形成されない）場合に分かれる。fsp1では、オーキシン応答を示す点状部位が生じる頻度は野生型と同程度であり、かつ、その点状部位の消失頻度は野生型より低いことがわかった。また、根においてはSUR2は静止中心と内鞘細胞で発現していることが示唆された。これらのことから、fsp1においては内鞘細胞で本来よりも余分にオーキシンが生合成され、そのオーキシンが内鞘細胞（の一部）で始まる側根発生に寄与している可能性が考えられる。

当根的一些内鞘细胞接受生长素并作为“侧根创建细胞”进行不对称分裂时，侧根发育开始，然后重复细胞分裂形成侧根原基。在本研究中，我们旨在通过阐明生长素生物合成的位点以及生长素在未来侧根创建细胞中隔离和积累的机制，加深对侧根起始早期阶段的理解。较少的根（fwr）是突变体，其中生长素不太可能被隔离并积累在侧根创建细胞中。通过筛选抑制fwr表型的突变体，分离得到少根抑制因子1（fsp1）fwr，fsp1的致病基因是SUR2/CYP83B1。 SUR2/CYP83B1是一种参与吲哚芥子油苷生物合成的酶，但其生物合成途径与生长素生物合成途径部分重叠，当SUR2/CYP83B1缺失时，内源生长素的量增加。当引入生长素反应报告基因 DR5:LUC 时，在主根上观察到表现出生长素反应的点状位点。这些点状部分分为两种情况：它们继续稳定地形成并由此形成侧根的情况，以及它们消失（不形成侧根）的情况。在fsp1中，发现表现出生长素反应的点状位点的出现频率与野生型相似，并且这些点状位点消失的频率低于野生型。此外，有人认为SUR2在根的静止中心和内鞘细胞中表达。这些结果表明，在 fsp1 中，内鞘细胞中比正常情况下生物合成更多的生长素，并且这种生长素可能有助于从（部分）内鞘细胞开始的侧根发育。