山岡尚平 生命科学研究科准教授、河内孝之 同教授、白川一 奈良先端科学技術大学院大学助教、山口暢俊 同准教授、伊藤寿朗 同教授らは、植物の葉の気孔を開閉する孔辺細胞と生体防御を担うミロシン細胞という2つの異なる機能に特殊化した細胞分化について、それぞれの細胞の遺伝子の発現に共通して関与する新規の転写因子であるWASABI MAKER（WSB）を同定することに成功しました。さらに、植物が進化の過程で形成してきた転写ネットワークの一部を転用することにより、同じWSBを使いながら、2種の特殊化した細胞を獲得するというネットワークの仕組みを明らかにしました。
植物が进化の过程で、动物细胞が持たない特殊化した细胞を获得してきたことはよく知られていますが、その遗伝子発现の仕组みの変迁を突き止めるための分子メカニズムはほとんど知られていませんでした。本研究グループは、植物のガス交换を担う気孔の「孔辺细胞」と、细胞が伤つくと生体防御のための辛み成分などの物质を生成する「ミロシン细胞」に着目しました。ミロシン细胞が作る辛み成分は植食性の昆虫や细菌に対して生体防御物质として働く一方で、マスタードやワサビの辛み成分としても知られています。本研究では、孔辺细胞とミロシン细胞の分化を担う転写ネットワークを同定し、それらがどのように进化したか解析しました。その结果、孔辺细胞を作るために植物が获得した転写ネットワークの一部が転用されて、奥厂叠を併用する形でミロシン细胞を作るための転写ネットワークが获得されたことがわかりました。
今后、植物が多様に特殊化した细胞を作るようになった进化のメカニズムを明らかにするとともに、作物の辛み成分の量や质を改変する技术や二酸化炭素の取り込みを効果的に行う気孔を备えた植物を开発する技术へと発展することが期待されます。
本研究成果は、2025年2月24日に、国際学術誌「Nature Plants」に掲載されました。
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Makoto Shirakawa, Tomoki Oguro, Shigeo S. Sugano, Shohei Yamaoka, Mayu Sagara, Mai Tanida, Kyoko Sunuma, Takuya Iwami, Tatsuyoshi Nakanishi, Keita Horiuchi, Kie Kumaishi, Soma Yoshida, Mutsumi Watanabe, Takayuki Tohge, Takamasa Suzuki, Yasunori Ichihashi, Atsushi Takemiya, Nobutoshi Yamaguchi, Takayuki Kohchi, Toshiro Ito (2025). Co-option and neofunctionalization of stomatal executors for defence against herbivores in Brassicales. Nature Plants, 11, 3, 483-504.
