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【坂口至徳の科学の現場を歩く】植物「道管」づくり複数遺伝子が分担、初解明 光環境に適応…生産性アップ期待 奈良先端大・理研

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【坂口至徳の科学の現場を歩く】
植物「道管」づくり複数遺伝子が分担、初解明 光環境に適応…生産性アップ期待 奈良先端大・理研

暗所で育てた芽生えの子葉の道管形成の様子。野生型(左)では発芽後にループ状の道管(写真の白い筋)が見られるが、VNDファミリーの特定の3遺伝子が変異し機能しなくなった3重変異体(右)では、形成されていない 暗所で育てた芽生えの子葉の道管形成の様子。野生型(左)では発芽後にループ状の道管(写真の白い筋)が見られるが、VNDファミリーの特定の3遺伝子が変異し機能しなくなった3重変異体(右)では、形成されていない

 種をつくる被子植物など植物の体には、根から茎、葉の先まで維管束という管が通っている。根から吸い上げた水や養分を運ぶ「道管」と葉で光合成により作られた炭水化物などを輸送する「師管(しかん)」の2種類で、動物の血管のように生命維持には欠かせない組織だ。この中の道管は、遺伝子がどのように関わって適切な形につくられるのか。植物の吸水能力を強化し、食糧やバイオマスの増産にもつながる詳細な仕組みが、奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科の出村拓教授、大谷美沙都助教らの研究グループと理化学研究所との共同研究で明らかになった。

 道管の細胞は、水を運ぶ役割を持つ細胞に特化するときに、関係する遺伝子の働きを高めたり、抑えたりする転写因子というタンパク質のうち複数が関わることが知られている。「VNDファミリー」と名付けられた転写因子群だが、それらのタンパク質をつくる遺伝子の数は植物の種類によって7個-8個と異なり、遺伝子間でどのように役割分担しているか、実態は不明だった。

 出村教授らは、種から芽生えた子葉などの葉の部分を切り取り、オーキシンなど3種類の生長に関わる植物ホルモンを加えて培養することで、葉の細胞を高効率で道管の細胞に分化させる実験システムを開発。このシステムの中で働く遺伝子を解析して調べたところ、「VNDファミリー」のうち、これまで役割がわかっていなかった3遺伝子が子葉の道管細胞を形成するさいに重要であることが分かった。

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