2021/08/20

植物の再生と防御のスイッチ

 

転写因子WINDは道管再形成や自然免疫も制御する

 

理化学研究所

東京大学大学院理学系研究科

神戸大学

新潟大学

帝京大学

京都先端科学大学

概要

理化学研究所(理研)環境資源科学研究センター細胞機能研究チームの岩瀬哲上級研究員、杉本慶子チームリーダー(東京大学大学院理学系研究科教授)、植物免疫研究グループのアヌポン・ラオハビシット研究員、白須賢グループリーダー(東京大学大学院理学系研究科教授)、神戸大学大学院理学研究科の近藤侑貴准教授、新潟大学理学部の池内桃子准教授、帝京大学理工学部の朝比奈雅志准教授、京都先端科学大学バイオ環境学部の福田裕穂教授らの共同研究グループは、転写因子WINDが傷口のカルス化だけでなく、道管の再形成や病原菌への抵抗性獲得に重要な働きをしていることを発見しました。

本研究成果は、組織培養技術を用いた増産や品種改良、接ぎ木の効率化、病害抵抗性付与など、植物による持続的な食料・バイオマスの生産に貢献する技術開発につながると期待できます。

植物は傷がつくと、組織の再生や防御応答などさまざまな生理反応を起こしますが、これらの反応を統合的に活性化させる分子の存在は知られていませんでした。

転写因子WINDの一つであるWIND1は、傷害ストレスによるカルス形成や茎葉の再生を促進することが分かっています。今回、共同研究グループはシロイヌナズナを用いて、WIND1によって発現量が増加する遺伝子を網羅的に調べました。その結果、再生に関わる遺伝子だけでなく、道管の形成や防御応答に関与する遺伝子も発現が上昇することが分かりました。また、WIND1や他のWIND(WIND2~4)の機能を抑えると、接ぎ木における道管の再形成や病原菌に対する抵抗性が弱まったことから、実際にWINDが傷の修復や防御応答を統合的に制御する因子であることが明らかになりました。

 

図:転写因子WINDの機能抑制・欠損株における管状要素の形成抑制

左) VISUAL法を用いて、WTとWIND1の機能抑制植物体(WIND1-SRDX)の子葉の葉肉細胞を維管束細胞に分化転換した。緑色や黄色が管状要素を示す。WIND1-SRDXでは異所的な管状要素がほとんどできずに、元からある維管束の管状要素(道管)だけが黄色に染まっており、WTに比べて管状要素が少ないことが分かる。スケールバーは0.5 mm。
右) 子葉全体の面積における蛍光面積の割合で概算した管状要素への分化率のグラフ。WIND1-SRDXと機能欠損変異体(wind1/2/3/4)では、管状要素形成が抑えられることが分かった。

 

この研究成果は、科学雑誌「New Phytologist」のオンライン版(8月10日付)に掲載されました。

詳細については、理化学研究所 のホームページをご覧ください。

 

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―