2014年4月22日
河内孝之 生命科学研究科教授、久保田茜 教務補佐員（元同大学院生）らの研究グループは、苔類ゼニゴケをモデル植物として、植物が季節を感知して花を咲かせる仕組みの原形が花の咲かない祖先的植物が陸上進出したときに既に確立していたことを明らかにしました。
この研究成果は、「Nature Communications」に4月22日付でオンライン掲載されました。
研究者からのコメント
左から河内教授、久保田教务补佐员
ゼニゴケというと役に立たたないイメージがありますが、陆上植物の进化における多様性や共通原理を分子レベルで研究するには素晴らしいモデル生物です。私たちの研究室では苔类ゼニゴケの研究材料としての可能性に着目し、独自の研究の展开を推进しています。
陆上植物の生活环は、配偶体世代と胞子体世代という形と核相が全く异なる二つの世代が交互に繰り返すという特徴があります。今回の発见は、日の长さに依存して成长相転换を制御する仕组みが、被子植物とコケ植物という进化上离れた系统间において保存されていたことを明らかにしただけではなく、配偶体世代と胞子体世代という异なる世代で共通していたことを明らかにした点においても重要な意味をもちます。今后、ゼニゴケの生殖器官の形成や环境応答に関わる因子の制御の仕组みを解明することで、植物の繁殖や成长を支える仕组みの原形と进化过程を明らかにすることができると期待しています。
概要
植物にとって季节を感知して花を咲かせることは、一生を通じて最も重要なイベントの一つです。植物は体内に持つ概日时计を利用して昼夜の长さを测ることで季节を认识し、最适な季节に繁殖することで自らの生存?繁栄を最适化しています。このような季节に応じて成长相を転换する仕组みは主に被子植物の花成をモデルとして研究が进められました。その结果骋滨と贵碍贵1と呼ばれるタンパク质から构成される复合体が、その中心的な役割を担うことが明らかにされていました。骋滨-贵碍贵1复合体は、コケ植物をはじめとするより祖先的な陆上植物ではその存在が知られていませんでした。そのため、骋滨-贵碍贵1复合体による成长相制御机构は植物の进化上、维管束植物の出现と前后して获得された机构であると考えられてきました。
一方、一部のコケ植物においても季节に応じて生殖器を形成する现象は観察されていました。コケ植物の一生は、维管束植物と异なって配偶体世代（核相苍）が优占的であり、配偶体世代のなかで成长相転换をします。この违いからコケ植物の生殖器形成と被子植物の花成が関连するかは不明でした。研究グループは配偶体世代における相転换制御の仕组みを解明することで、花成の起源が解明できると考えました。
本研究グループは陆上植物の进化上もっとも基部に位置する苔类に属するゼニゴケに着目し、ゼニゴケのゲノム情报を解析し、ゼニゴケにも骋滨、贵碍贵1に相同性を示す遗伝子が存在することを见出しました。さらに、ゼニゴケの骋滨、贵碍贵遗伝子を欠损させたゼニゴケの変异体では生殖器形成が起こらなくなるのに対し、これらの遗伝子が过剰に蓄积した変异体では季节に関係なく生殖器形成が促进されることを见出しました。また、その骋滨タンパク质と贵碍贵タンパク质がゼニゴケ体内で复合体を形成することを示しました。これらの结果は、骋滨-贵碍贵1复合体による成长相制御机构が苔类に存在すること、つまり、植物が陆上化した时点において既にこの仕组みが获得されていたことを示唆しています。兴味深いことに、ゼニゴケの骋滨タンパク质は被子植物の体内においても、花成を调节する机能的なタンパク质として働きうることがわかりました。したがって、被子植物の花成を支配する仕组みは、コケ植物の生殖器形成を制御する仕组みを起源とするものであり、この仕组みが陆上植物の进化过程で保存されたものである可能性が示されました。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
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Akane Kubota, Shogo Kita, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato & Takayuki Kohchi
"Co-option of a photoperiodic growth-phase transition system during land plant evolution"
Nature Communications 5, Article number: 3668, Published 22 April 2014
掲载情报
- 京都新聞（4月23日 29面）および日刊工業新聞（4月23日 19面）に掲載されました。
