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プレスリリース概要

2018.09.13

植物の双葉を2枚にする酵素を発見 〜植物の形づくりと代謝反応の関係のさらなる理解に貢献〜

理化学研究所
自然科学研究機構 生命創成探究センター
自然科学研究機構 基礎生物学研究所
東京大学

理化学研究所(理研)環境資源科学研究センター代謝システム研究チームの平井優美チームリーダーと自然科学研究機構生命創成探究センターの川出健介特任准教授(同機構基礎生物学研究所特任准教授)、東京大学大学院理学系研究科の塚谷裕一教授らの共同研究チームは、脂肪酸の代謝に関わる「CYP77A4」という酵素が、植物の種(たね)の中で双葉を確実に2枚にする働きをしていることを発見しました。

本研究成果は、植物の形づくりに関わる代謝反応を見つけるための有効な手段を提案するものです。この手法を別の酵素や生物種に適用することで、植物の形・大きさと生体内の代謝反応の関係を深く理解できると期待できます。

双葉は2枚の葉(子葉)のことです。双葉が出る芽生えの多くでは、2枚の子葉はきちんと左右に分かれていて、種の中で既に数と出てくる場所も決められています。今回、共同研究チームは、代謝反応と植物の形・大きさとの関係に注目し、酸化酵素群である「シトクロムP450」の遺伝子に変異を持つシロイヌナズナ変異株を35系統準備し、根の長さや葉の大きさなど12の形・大きさに関わる指標を測定しました。その結果、シトクロムP450の一つであるCYP77A4を正しく産生できないcyp77a4変異株では、子葉の数や形が異常になったり、左右に分かれて出てこなくなったりすることが分かりました。これらの胚におけるオーキシンの分布を調べたところ、CYP77A4がオーキシンを正常に胚に分布させることで、子葉の発達を助けていることが分かりました。

本研究は、英国の科学雑誌『Development』(9月13日付け)に掲載されます。

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図 シロイヌナズナの野生株の正常な子葉(上段)とcyp77a4変異株の異常な子葉(下段)