植物メリステムにおいて核内倍加の進行を負に制御する機構の分子遺伝学的解析

植物分生组织内复制过程负控制机制的分子遗传学分析

• 批准号: 20061028
• 负责人: 杉本 慶子
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20061028/
• 关键词: 植物メリステム; 細胞サイズ; 核内倍加; 細胞周期

高等植物の器官形成にはDNA複製と細胞分裂が交互に起きる"細胞分裂周期(mitotic cell cycle)"と、細胞分裂を伴わずDNA複製のみが繰り返される"核内倍加周期(endoreduplication cycle)"が時空間的に正しく進行することが重要である。いったん細胞分裂周期から核内倍加周期に移行した細胞は通常分化の道をたどり、再分裂しない。このため核内倍加周期への移行のタイミングを正しく制御することが植物の発生過程における細胞分裂と分化の協調的制御の重要な鍵となると考えられるが、これらの分子実体については未解明な点が多い。本研究ではシロイナズナのメリステムで細胞分裂周期を促進し、核内倍加周期を抑制する分子機構の解明を目指している。今年度は最近我々が単離した4系統の新規変異体high ploidy 1-4(hip1-4)の詳細な表現型解析を行った。今年度行った解析から、異常な核内倍加の進行が帥変異体の根端や茎頂メリステムで起きること、またそれに伴い全てのhip変異体のメリステムが著しく縮小することを見いだした。これらの結果からHIP遺伝子産物が細胞分裂周期の正常な終了及び核内倍加の正常な開始と終了といった関連する複数の過程に関与すること、またこれらの制御を通してメリステムの形成、維持に重要な役割を果たすことが示唆された。さらにポジショナルクローニングによってhip2変異体の原因遺伝子を同定し、HIP2遺伝子がこれまでに植物では報告されていない新規タンパク質をコードすることを明らかにした。これらの成果は植物のメリステムで細胞分裂周期を促進し、核内倍加周期を抑制するシグナルネットワークを解明していく上で、非常に重要な知見である。

对于较高植物中的器官发生，在“有丝分裂细胞周期”中正确进展很重要，其中DNA复制和细胞分裂是交替进行的，并且“内填布周期”，在没有细胞分裂的情况下重复DNA复制，并且仅在重复DNA复制的情况下，仅重复时空。一旦细胞分裂周期从内核双核周期过渡，细胞通常会遵循分化的路径，并且不会重新生动。因此，正确控制过渡到内核加倍周期的时机被认为是对植物发育过程中对细胞分裂和分化的协调控制的重要关键，但是关于这些分子实体有许多不清楚的观点。这项研究旨在阐明促进细胞分裂周期并抑制拟南芥分生组织中的内核双重周期的分子机制。今年，我们对四个新型突变体，高倍性1-4（HIP1-4）进行了详细的表型分析，我们最近分离出来。从今年进行的分析中，我们发现异常的内核双重加倍发生在群体突变体的根边缘和茎顶分生组织处，并且所有髋关节突变体的分生物均显着降低。这些结果表明，髋关节产物参与了几个相关过程，例如细胞分裂周期的正常终止以及内核倍增的正常起始和终止，并且通过这些控制，它在形成和维持分组织中起着重要作用。此外，通过位置克隆鉴定了HIP2突变体的致病基因，表明HIP2基因编码了一种新型蛋白质，迄今尚未在植物中报道。这些结果是阐明信号网络的极其重要的发现，这些信号网络促进细胞分裂周期并抑制植物分生组织中的内核双重周期。

项目成果

Genetic contorol of cell size and ploidy in Arabidopsis

拟南芥细胞大小和倍性的遗传控制

• 发表时间: 2008
• 作者: 北川佳奈子;他6名;杉本 慶子
• 通讯作者: 杉本 慶子