岩手大学農学部応用生物化学科

イネ胚乳形成初期における細胞増殖制御の温度感受性

　イネの胚乳発達は温度による影響を受けやすい。低温では胚乳発達初期の胚乳核増殖が遅れ、高温では、速度が向上するが、趣旨の品質が低下する。よって、寒冷による米生産料の現象、温暖化による米の品質低下などが問題となる。このような機構変動に対して安定した米の生産量、品質を維持するためにイネは移入発達のメカニズムの解明は重要である。
　イネ胚乳核は受精直後から活発に増殖するが、細胞質分裂がおこらないためシンシチウム（多核体）が形成される。その後、細胞化が起こり、胚乳は単核の細胞の集合体となる。胚乳核の増殖速度は一定なので、シンシチウムを形成している時期の長さが胚乳、趣旨サイズを決定づけると考えられる。本研究では、細胞周期進行のブレーキの役割を果たすCKI(cyclin-dependent kinase inhibitor)の１つOrysa;KRP3がシンシチウムを形成している時期の胚乳で特異的に発現することを発見し、その成果を発表した(Mizutani et al. (2010) J. Exp. Bot. 61, 791-798.)。さらに、イネ胚乳特異的に発現する遺伝子の検索を行い、F-box遺伝子２種(ESOFB)、Subtilisin-like protease遺伝子２種が同定され、現在これらの遺伝子について解析を続けている。ESOFBの１種は、Orysa;KRP3の分解に関わることがわかりつつある。Subtilisin-like proteaseは植物において多数の遺伝子属を形成し、気孔発達、趣旨初が、メリステム維持、増殖因子のプロセッシング、ストレス応答等に関わる機能をもつものがわかってきたが、大多数の遺伝子機能は不明である。これらの知見を参考にし、イネSubtilisin-like protease遺伝子の機能と胚乳発達初期気孔の解明をめざしている。また、開花後の低温により、胚乳発達がシンシチウム形跡で停止し、開花後の高温は胚乳発達過程を促進することがわかり、細胞化過程前後の温度感受性について解析している。

シロツメクサ多葉性発生機構の解析

　クローバー（シロツメクサ, Trifolium repens L.）は、通常、小葉数が3枚である（3つ葉）。しかし小葉数が4枚である４つ葉のクローバーが希に出現することも広く知られており、古来より世界各地において幸運の象徴であるとされ、縁起物としての価値を有している。さらに４つ葉以上の多葉も出現することが報告されており、岩手県で発見された56つ葉のクローバーはギネス記録を樹立している。これまで、多葉性の発生は環境要因や遺伝的要因による可能性が示唆されているが、具体的にどの部位においてどのような遺伝子が作用しているのかは未だに不明の点が多い。そこで我々は、クローバー多葉性発現についての遺伝子レベルでの解明を目指し研究を開始した。現在、複葉形成に関わる遺伝子のクローニングに成功し、小葉数の異なる株間でいくつかの多型が存在することがわかってきたところである。

環境変動条件下におけるRNAi機構の機能解析

　一定の環境条件下で栽培される実験用植物とは異なり、野外で生育する植物は検鏡変動に曝される。各種ストレスに応答した転写因子に関する卓越した研究のほか、small RNAを介した遺伝子発現制御も注目される。我々は、trans-acting siRNA (tasiRNA)の環境変動条件下における機能解析をめざした研究を行った。TAS1 tasiRNA量が低温において減少し、これによってターゲットmRNAの分解が低温により減少することが、低温におけるターゲット遺伝子の発現上昇を引き起こすことを報告した[Kume,K. et al. (2010) Biosci. Biotechnol. Biochem,. 74, 1435-1440.]。また、tasiRNAターゲットとして花粉および花粉管での発現特異性の高いCysteine-rich Receptor-like Kinaseの１つを同定し、今後そのtasiRNAを介した低温発現誘導と花粉形成に関わる機能について解析したいと考えている。