トップへ
代表挨拶
はじめに
研究内容
メンバー
研究成果

町田 千代子

小林 猛
高橋 広夫
小島 晶子
坂野 弘美
榊原 均
根岸 晴夫
松本 省吾
山木 昭平
エンダン・セミアルティ
研究発表
お問い合せ
中部大学
応用生物学部
生物機能開発研究所
植物バイオ研究センター
ヘルスサイエンスヒルズ
研究成果
茎葉形成制御遺伝子の分子機能の解明と形質転換法の開発
(高橋チームが一部協力)
坂野 弘美 中部大学・応用生物学部・環境生物科学科・准教授

【研究目的】

 組織培養におけるシュート(茎葉)分化は形質転換体作製への重要なステップであるが、シュート再生の頻度が低すぎるために形質転換体作製が困難な植物種が多い。本研究では、モデル植物であるシロイヌナズナを材料に、シュート再生の分子機構の解明をめざすとともに、シュート再生が困難な植物種の1つであるバラ等への応用を試みる。

【研究結果】

 花卉園芸植物の場合には、シュート形成の頻度が低いために形質転換体作製が困難な植物種が多い。従って、シュート形成過程の分子機構を解明することが重要であると考えられた。本研究では、モデル植物であるシロイヌナズナを材料に、シュート再生の分子機構の解明をめざして、シュート分化決定因子ESR1ESR2の遺伝子機能解析を行った。ESR1ESR2のそれぞれの一重変異株は、形態的には野生型と差がないが、esr1 esr2二重変異株を作製したところ、子葉形成不全となることが分かった。また、ESR1, ESR2は胚発生過程において、子葉原基の先端で転写物が検出された。これらの結果は、ESR1ESR2が、胚発生過程において、子葉形成に関与していることを示唆している(論文2)。ESR1は組織培養においてはシュート形成の開始を制御している。シュート形成開始には、ESR1蛋白質の核移行シグナルとDNA結合領域を含むAP2/ERFドメイン、及び、転写活性化領域であるERFモチーフが必須であることを明らかにした。さらに、ESR1のシュート再生促進能にはAP2/ERFドメインとERFモチーフに挟まれた領域も必須であることを明らかにした(論文4、6)。次に、ESR1のターゲット遺伝子の検索のために、薬剤添加によりESR1を強制発現させるシロイヌナズナ形質転換体を用いて、ESR1発現誘導下で転写量が増加するmRNAについてDNAマイクロアレイ解析システムを用いて探索した。得られたデータの解析は、高橋チームと連携して行った。その結果、CUC1CLE2GNATファミリー遺伝子を抽出した。これらの遺伝子はいずれも、シュート形成に先だって発現が上昇することを明らかにした(論文5)。以上の結果から、ESR1/ESR2は、サイトカインによるシグナルを受け、下流の因子を転写活性化することにより、シュート分化を制御すると考えられる。(図1)。

 花卉園芸植物の形質転換法の開発においては、バラ、エビネ、及び、スプレー菊の形質転換法の開発を試みてきた。これらのうち、スプレー菊について、組織培養レベルでGFPを発現させる個体を得ることができた。今後、花の形態形成に関わる遺伝子を導入し、形質改変を試みたい。

図1:シュート形成におけるESR1/ESR2の機能

【原著論文等】

  1. Banno, H., Mase, Y. and Maekawa, K. : Analysis of functional domains and binding sequences of arabidopsis transcription factor ESR1. Plant Biotechnol., 23, 303-308 (2006)
  2. Ikeda, Y., Banno, H., Niu, Q.W., Howell, S.H. and Chua, N.H. : The ENHANCER OF SHOOT REGENERATION 2 gene in Arabidopsis Regulates CUP-SHAPED COTYLEDON 1 at the Transcriptional Level and Controls Cotyledon Development. Plant Cell Physiol., 47, 1443-1456 (2006)
  3. Mase, H., Hashiba, M., Matsuo, Banno, H., Expression patterns of Arabidopsis ERF VIII-b subgroup genes during in vitro shoot regeneration and effects of their overexpression on shoot regeneration efficiency, Plant Biotechnol., 24, 481-486 (2007)
  4. Matsuo, N. and Banno, H. Arabidopsis transcription factor ESR1 induces in vitro shoot regeneration through transcriptional activation, Plant Physiol. Biochem., 1045-1050 (2008)
  5. Matsuo, N., Mase, H., Makino, M., Takahashi, H. and Banno, H., Identification of ENHANCER OF SHOOT REGENERATION 1-upregulated genes during in vitro shoot regeneration. Plant Biotechnology, 26, 385-393, 2009.
  6. Nomura, Y., Matsuo, N. and Banno, H., A domain containing the ESR motif in ENHANCER OF SHOOT REGENERATION 1 functions as a transactivation domain. Plant Biotechnology, 26, 395-401, 2009.

【受賞】

  1. 「日本植物細胞分子生物学会2010年度論文賞」Matsuo, N., Mase, H., Makino, M., Takahashi, H. and Banno, H.,Identification of ENHANCER OF SHOOT REGENERATION 1-upregulated genes during in vitro shoot regeneration. Plant Biotechnology, . 26(4), 385-393, 2009
Copyright(C)2005 by Plant Biology Research Center All rights reserved.