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ニュース

【生物科学科/生物学】単子葉植物の茎頂の維持と葉の発生を制御する遺伝子を発見

研究ニュース
2021年12月15日

生物科学科(生物学)形態機能学系の楢本助教は東京大学、東北大学、国立遺伝学研究所、吉備国際大学と共同で、イネの葉や茎頂分裂組織の発生・成長に重要な遺伝子を発見し、植物生理学の専門誌であるPlant and Cell Physiologyに発表しました。

葉は、光合成により二酸化炭素を固定し、デンプンなどの糖や酸素を合成する器官です。そのため、葉の発生・成長メカニズムを理解することは、植物生理学だけでなく、農学的にも重要な課題の一つとされています。葉の発生・成長メカニズムについては、これまでにシロイヌナズナ・トマトなどの、双子葉植物を用いた研究が盛んに行われ、理解が進んできました。しかしながら、単子葉植物の葉の発生メカニズムについては、これまでほとんど明らかになっていませんでした。
本研究により、単子葉植物は、双子葉植物とは異なる独自の茎頂分裂組織の維持機構を進化の過程で獲得したことが明らかになりました。
今回、楢本助教が学科ホームページに解説文を用意いたしました。

楢本助教による解説文は、生物科学科(生物学)のページをご覧ください。

(A) ndl1突然変異体の概観 第1葉、第2葉、第3葉では、葉身が欠損する表現型がみられる。右上に、野生型とndl1変異体の第2葉を示す。野生型では、葉身と葉鞘、そして境界領域に葉耳、葉舌を分化させるが、ndl1変異体では、葉身、葉耳、葉舌が欠損し、葉鞘のみになっている。 (B-D) ndl1変異体の茎頂分裂組織の形態 ndl1変異体では、野生型にみられるドーム状の茎頂分裂組織が消失している。(C)と(E)は、それぞれ(B)と(D)の四角形の部位の拡大図。 (F and G) NDL1遺伝子の発現パターン 栄養成長期と胚発生のステージのいずれにおいても、NDL1遺伝子は茎頂分裂組織では遺伝子発現せずに、発生初期の葉原基特異的に遺伝子発現する。 *赤色矢印は、茎頂分裂組織を示す。黒色矢尻は発生初期の葉原基を示す

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