葉の形態形成における遺伝子発現制御ダイナミクス

叶片形态发生中的基因表达控制动力学

基本信息

批准号：
09251210
负责人：
青山卓史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の形能は個体発生のプログうムにより規定されているだけでなく、環境からの刺激によっても大きく影響を受ける。形態形成過程における多元的要因の統御は植物特有の現象であり、これは細胞間および細胞内情報伝達や遺伝子転写における複雑な制御機構によって行われているものと考えられる。このような植物形態形成の制御における統御機構を明らかにするため、光などの環境刺激に応答する葉の形態形成および胚軸の伸長に焦点をあて、それに関与する転写因子を中心とした遺伝子発現制御ネットワークの解析を試みた。ATHB-1の改変遺伝子、HDZipl-VP16-GRを作成しシロイヌナズナに導入した。得られた形質転換体では、子葉および葉の短軸方向における伸長阻害、暗所における子葉および葉の展開など、葉の形態形成に関する変化がグルココルチコイドの添加により誘導された。また、HDZipl-VP16遺伝子を発現する形質転換植物ではこれらの形質が構成的に現われた。これに対してATHB-1そのものを過剰発現する形質転換体においては、明らかな形態的変化は観察されなかった。パーティクルボンバードメント法を用いた解析においてATHB-1は強い転写活性化因子として働くことが示されている。このことから、ATHB-1の転写活性化能はシロイヌナズナにおいて、何らかの形で負に制御を受けていると考えられる。ATHB-2に関しては胚軸の伸長制御において中心的な役割を果たしているのではないかと考え、ATHB-2の発現量と胚軸の伸長との相関を調へた。その結果、野性型株では近赤外光の付加や暗期の延長による胚軸の伸長とATHB-2の発現量の増加に相関が見られた。しかし、連続光下でも著しい胚軸の伸長がみられるhy3突然変異株においてATHB-2の発現量の増加は観察されなかった。このことから、胚軸伸長の制御は、ATHB-2を介する経路とそうでないものが存在することが示された。

植物的形态不仅是由发作计划定义的，而且还受到环境刺激的极大影响。在形态发生过程中控制多个因素是一种植物特异性现象，被认为是通过细胞间和细胞内信号传导和基因转录中的复杂调节机制进行的。为了阐明植物形态发生调节中的调节机制，我们试图分析以转录因子为中心的基因表达控制网络，重点是叶片形态发生和响应于环境刺激（如光）的叶片形态发生和延伸性。创建并引入了ATHB-1，HDZIPL-VP16-GR的改变基因，并引入了拟南芥。在所得的转化体中，叶片发生的变化，例如在子叶和叶的短轴方向上抑制伸长，以及在黑暗中的子叶和叶子的发展，是通过添加糖皮质激素而诱导的。此外，这些特征出现在表达HDZIPL-VP16基因的转化植物中。相反，在过表达ATHB-1本身的转化体中未观察到明显的形态变化。使用粒子轰击方法，ATHB-1已显示在分析中充当强大的转录激活剂。这表明ATHB-1的转录激活能力在某种程度上在拟南芥中受到负调节。至于ATHB-2，我们认为它可能在控制下胚轴伸长率中起着核心作用，并且我们调整了ATHB-2表达水平与下胚轴伸长之间的相关性。结果，在野生型菌株中，由于近红外光与延长暗相和ATHB-2表达水平的增加，下胚基延伸之间存在相关性。然而，在HY3突变菌株中未观察到ATHB-2的表达水平的增加，即使在连续光下，也会表现出明显的下胚轴延伸。这表明存在通过ATHB-2的途径，而不是在低胚基延伸的调节中。