Home広島大学 生物生产学部 田中 若奈
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イネの分蘖（ぶんげつ）开始を缓やかに进行させる遗伝子を発见
本研究成果のポイント
- モデル植物イネにおいて、分蘖开始すなわち腋芽形成に FC1 遗伝子が重要な働きをしていることを明らかにしました。
- 腋芽形成の过程において、FC1 遗伝子は、细胞分裂を适度に抑えることによって腋芽形成を缓やかに进行させていることを明らかにしました。
- イネの分蘖は穂数を决定するため、本研究成果は、イネをはじめとする主要穀物の増产に向けた応用研究へとつながることが期待されます。
発表内容
植物の枝分かれは、植物の形态を决定する要因であると同时に、作物の収量にも影响を与える重要な要因です。イネ科植物では、枝分かれは「分蘖（ぶんげつ）」と呼ばれます。分蘖は主に「腋芽形成」と、それに続く「腋芽伸长」の２つの过程から成り立っています。腋芽形成の过程では、腋芽と呼ばれる干细胞组织を含む芽が、茎と叶の境界部に形成されます。形成された腋芽は一旦休眠状态になりますが、休眠が解除されると２つ目の过程である「腋芽伸长」が始まり、腋芽の叶が伸びて分蘖へと成长していきます。腋芽伸长の制御メカニズムについては多くの知见が得られている一方で、腋芽形成の制御メカニズムについてはあまり理解が进んでいませんでした。今回、田中准教授らの研究グループは、イネ（Oryza sativa）の分蘖におけるFINE CULM1（FC1）遗伝子の新しい役割を明らかにしました。
研究グループは以前から、腋芽形成不全を示すtillers absent1（tab1）変异体を用いた研究を进めてきました。この tab1 変异体では、腋芽が形成されないため、分蘖ができずに単秆（たんかん：1本の主茎のみ）となります。この tab1 変异体に、FC1 遗伝子の机能が损なわれた fc1 変异体を交配させて作製した tab1 fc1 二重変异体を観察したところ、予想外なことに、分蘖が形成されることを発见しました。この结果は、fc1 変异には tab1 変异体の腋芽形成不全を打ち消す効果があることを示唆しており、つまり、 fc1 変异体では腋芽形成に何らかの影响が生じている可能性があると推测されました。そこで、fc1 単独変异体を详しく调べてみたところ、野生型と比较して、腋芽形成のタイミングが早まっていることが明らかになりました。さらに fc1 変异体の腋芽形成过程では、野生型のものと比较して、细胞分裂が活発になっていました。これらの结果から、fc1 変异体では、细胞分裂が活発になることで腋芽形成のタイミングが早まっていると考えられます。他にも分子レベルでの解析を复数実施し、FC1 遗伝子が、腋芽形成を缓やかに进行させることで分蘖をコントロールする働きをしていることが明らかになりました。これまで、FC1遗伝子は、分蘖の「腋芽伸长」过程を抑える働きがあることが知られていましたが、本研究によって、「腋芽伸长」に加えて「腋芽形成」の过程も制御する分蘖に重要な遗伝子であることが示されました。
通常のイネでは、1つの个体から10以上の分蘖がつくられ、それに相当する穂が出现します。fc1 変异体では、腋芽形成と腋芽伸长を抑えることができず、分蘖数が通常のイネの2倍程度に増加します（図参照）。このことから、今后、この FC1遗伝子の机能を活用することによって、お米の増产を目指した品种改良に贡献できる可能性があると考えています。
（本研究は、文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究「植物多能性幹細胞」20H04880、基盤研究(C) 22K06267、武田科学振興財団ライフサイエンス研究助成、広島大学大学院統合生命科学研究科奨励賞の研究助成を受けて行われました。）
论文情报
- 掲載誌: Plant and Cell Physiology
- 論文タイトル: FINE CULM1 encoding a TEOSINTE BRANCHED1-like TCP transcription factor negatively regulates axillary meristem formation in rice
- 著者名:Wakana Tanaka1,*, Ami Ohyama1, Taiyo Toriba2, Rumi Tominaga1, Hiro-Yuki Hirano3
1) 広島大学大学院統合生命科学研究科
2) 宮城大学食産業学群
3) 東京大学大学院理学系研究科
*責任著者 - DOI: 10.1093/pcp/pcae109
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