植物の永続的な成長を支える分子機構を解明 ～成長点の司令塔を担う転写因子が鍵～

植物の永続的な成長を支える分子機構を解明～成長点の司令塔を担う転写因子が鍵～

2025年12月25日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇生命科学研究科　助教　铃木秀政

【発表のポイント】

コケ植物ゼニゴケを用いて、植物の无限成长を可能にするメカニズムを解明した。
植物ホルモンのオーキシンに応答する遗伝子の発现を抑制する転写因子惭辫础搁贵2は、干细胞领域とその周辺领域から构成される成长点の形成と维持に必须な働きをする。
MpARF2は干细胞领域で高発现してオーキシン応答を抑える一方、オーキシン生合成酵素を活性化してオーキシンの生产を促す。
干细胞领域で作られたオーキシンは、オーキシン输送タンパク质によってその周辺领域に运ばれ、器官形成を促すシグナルとして働く。
干细胞领域は、オーキシンを介して周辺领域の分化を指示しつつ、自身はその影响を受けないという、成长点の司令塔（オーガナイザー）として机能しており、惭辫ARF2はその中核的な因子である。

【概要】

東京理科大学創域理工学部生命生物科学科／総合研究院生命のゆらぎ研究部門の西浜竜一教授（元京都大学准教授）、同大学大学院創域理工学研究科生命生物科学専攻の今井雄星元大学院生、京都大学大学院生命科学研究科の河内孝之教授、灰庭瑛実元大学院生、木南武元大学院生、東北大学大学院生命科学研究科の鈴木秀政助教（元京都大学大学院生）、帝京大学先端機器分析センターの湯本絵美技術職員、同大学理工学部総合理工学科／先端機器分析センターの朝比奈雅志教授らは、モナシュ大学、ケンブリッジ大学と共同で、植物の幹細胞は分化を促進するホルモンを作るものの、自身はその影響を受けずに周辺で器官形成を促す成長点形成のしくみがあり、それが植物の永続的な成長の基盤となっていることを明らかにしました。本成果は植物の巧みな発生戦略と陸上植物の繁栄を導いた進化の一端を明らかにする発見であり、植物のサイズや形を自在に制御する技術の開発につながると期待されます。

植物は成長点（※1）に存在する幹細胞（※2）が未分化性を保ちながら分裂を続けることで、一生にわたり新しい器官をつくり続けます。本研究では、こうした無限成長（※3）のしくみをコケ植物（※4）のゼニゴケ（※5）を用いて明らかにしました。研究チームは、植物ホルモン「オーキシン（※6）」の作用を抑える転写因子 MpARF2（※7）に着目し、その機能を解析しました。その結果、MpARF2 は幹細胞領域で高く発現してオーキシン応答を抑える一方、オーキシン生合成酵素を活性化し、幹細胞自身がオーキシンを生産するしくみを支えていることが分かりました。生産されたオーキシンは周辺領域へ運ばれ、器官形成を促すシグナルとして働きます。つまり幹細胞領域は、周囲の細胞の分化を制御しつつ、自らはその影響を受けない司令塔（オーガナイザー）として機能しており、MpARF2 はその中核的な因子であることが明らかになりました。本成果は、植物の永続的な成長を支える基本原理の解明に大きく貢献するものです。

本研究成果は2025年12月6日（日本时间）に贰濒蝉别惫颈别谤社が刊行する国际科学雑誌「Current Biology（电子版）」に掲载されました。

図1. ゼニゴケの野生型株とMpARF2遗伝子を破壊した惭辫arf2^ge株

【用语解説】

※1　成长点
植物体の先端に位置し、细胞分裂が活発な领域。メリステムとも呼ばれる。茎?叶?根などの器官はこの领域からつくられ、植物の成长と形づくりの中心的な役割を果たす。

※2　干细胞
未分化な状态で自己复製し、必要に応じてさまざまな细胞に分化できる细胞。植物の干细胞は成长点に局在し、新しい器官をつくるもととなる。

※3　无限成长
植物が一生を通じて新しい器官をつくり続ける性质。

※4　コケ植物
陆上植物の一グループで、苔（たい）类?蘚（せん）类?ツノゴケ类に细分される。陆上植物のなかで最も早く分岐したグループであり、植物の起源や発生のしくみを研究するうえで重要なモデルとなっている。

※5　ゼニゴケ
コケ植物の苔類に属する。学名Marchantia polymorpha。2017年に全ゲノムが解読され、実験室内での培養や遺伝子改変が容易などの理由から、研究モデルとして広く用いられている。

※6　オーキシン
植物ホルモンの一つ。植物がもつ天然オーキシンの代表はインドール-3-酢酸（滨础础）。细胞分裂や器官形成、光や重力に対する屈性反応など、植物の成长や环境応答を调节する。

※7　础搁贵
オーキシンによる遗伝子発现制御を担う転写因子群。オーキシン応答性遗伝子をコードするゲノム领域に结合し、遗伝子の発现を促进または抑制する。植物种によっては多数の础搁贵をもつが、ゼニゴケには3つだけ存在し、このうち惭辫础搁贵1と惭辫础搁贵2がオーキシン応答に関わる。

【论文情报】

雑誌名：Current Biology
論文タイトル：The B-class auxin response factor MpARF2 is essential for meristem organization in free-living plant gametophytes
著者：Eduardo Flores-Sandoval*, Hidemasa Suzuki, Jessica A. Lazner, Liam N. Briginshaw, Tom J. Fisher, Facundo Romani, Jonathan Levins, Emi Hainiwa, Takeshi Kinami, Yusei Imai, Emi Yumoto, Masashi Asahina, Takayuki Kohchi, Ryuichi Nishihama*, and John L. Bowman*.
（*: 共同責任著者）
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