本学卒業生の研究成果が英国科学誌「Development」に掲載されました
令和元年度に生物生産科学科/植物分子情報研究室を卒業された手塚 拓海さん(国立遺伝学研究所 博士研究員)、平成30年度に同学科・同研究室を卒業された佐藤 理絵さん(WDBエウレカ株式会社)らの研究成果が、英国科学誌「Development」に掲載されました。(指導教員:生物生産科学科 佐藤(永澤) 奈美子 准教授[専門:発生遺伝学])国立遺伝学研究所で活躍する手塚さん
秋田県立大学在学中の手塚さんと佐藤さん
雑誌名等
Development 掲載WEBサイトはこちら論文タイトル
Adaxial-abaxial bipolar leaf genes encode a putative cytokinin receptor and HD-Zip III, and control the formation of ectopic shoot meristems in rice.著者
Takumi Tezuka, Rie Sato, Jun-Ichi Itoh, Toshiki Kobayashi, Tomokazu Watanabe, Kaito Chiba, Haruki Shimizu, Takuma Nabeta, Hidehiko Sunohara, Hiroetsu Wabiko, Nobuhiro Nagasawa, Namiko Satoh-Nagasawa研究要旨
Shoot apical meristems (SAMs) continuously initiate organ formation and maintain pluripotency through dynamic genetic regulations and cell-to-cell communications. The activity of meristems directly affects the plant's structure by determining the number and arrangement of organs and tissues. We have taken a forward genetic approach to dissect the genetic pathway that controls cell differentiation around the SAM. The rice mutants, adaxial-abaxial bipolar leaf 1 and 2 (abl1 and abl2), produce an ectopic leaf that is fused back-to-back with the fourth leaf, the first leaf produced after embryogenesis. The abaxial-abaxial fusion is associated with the formation of an ectopic shoot meristem at the adaxial base of the fourth leaf primordium. We cloned the ABL1 and ABL2 genes of rice by mapping their chromosomal positions. ABL1 encodes OsHK6, a histidine kinase, and ABL2 encodes a transcription factor, OSHB3 (Class III homeodomain leucine zipper). Expression analyses of these mutant genes as well as OSH1, a rice ortholog of the Arabidopsis STM gene, unveiled a regulatory circuit that controls the formation of an ectopic meristem near the SAM at germination.佐藤奈美子准教授[専門:発生遺伝学]のコメント
2012年に不思議な形の葉を持つ変異体(下図)に出会い、その不思議さが、きっと変異体で壊れている遺伝子が植物にとって何か重要な役割を持っていることを物語っているに違いないと考えて、研究してきました。赤ん坊の時から大まかな体制は変化しない我々動物と異なり、植物は生涯を通じて葉や根、花といった器官を新生し、成長し続けられるという特徴をもっています。その特徴は、分裂組織というと呼ばれる直径100㎛以下のドーム状の構造物に由来します。つまり、分裂組織がいつどこにつくられ、どれくらい活発に働くかによって、植物の形は変わります。我々は、本来その場所に作られるはずがない分裂組織が「双極葉変異体」に存在し、それが「双極葉」という不思議な葉が生じる原因となっていることを、世界で初めて突き止めました。どのようなたんぱく質を作る遺伝子がそれに関わっているのかということも。「双極葉変異体」の原因遺伝子たったひとつが壊れることで、イネの発芽時、余分な分裂組織が作られるということは、この原因遺伝子が分裂組織形成(抑制)のマスター調節遺伝子であるということを意味します。つまり、例えば人間がイネの発芽時にシュートを増やしたいとなったときなどに、機能を変化させてみる有力候補遺伝子が明らかになったのです。深い興味を持って変異体解析、原因遺伝子の同定、検証を行い、結論を導き出すための鍵となるデータを積み上げ考察してくれたのが、筆頭著者の手塚拓海さんと第二著者の佐藤理絵さんです。また、彼ら以前以後に複数の学生さんが「双極葉変異体」の解析に携わってくれました。東京大学の伊藤先生、熊本大学の春原先生にも多大なご協力をいただきました。秋田県立大学名誉教授の我彦先生と変異体集団の生みの親であるアグリビジネス学科の永澤 信洋 准教授には、日々のディスカッション、激励、そして家事・育児分担(永澤先生)によって強力に助けていただきました。何もかも大変ありがたかったです。植物分子情報研究室では、他のタイプの「双極葉変異体」やまた別の不思議な形をした変異体の解析を行いながら、植物の進化についても思いをはせながら、各々が研究しています。今後も、研究成果を世界に向けて発信できるよう、精進していきたいと思っています。不思議な形の葉を持つ変異体(2012年に発見)
佐藤 奈美子准教授[専門:発生遺伝学]