ゼニゴケの転写因子SHOT GLASSの機能を明らかに
{web_name}大学院理工学研究科の加藤大貴准教授は、神戸大学大学院理学研究科と京都大学大学院生命科学研究科との研究グループに参画し、モデル植物ゼニゴケ（Marchantia polymorpha）において、繁殖に関わる器官の形成を制御する鍵転写因子SHOT GLASSを発見し、その働きを明らかにしました。
ゼニゴケは栄養繁殖と有性生殖により繁殖します。栄養繁殖では杯状体とよばれる栄養繁殖器官が、有性生殖では雌雄の有性生殖器官が形成されますが、いずれも器官形成のメカニズムは明らかになっていませんでした。そこで、研究グループは、器官形成に関与すると思われるゼニゴケの転写因子SHOT GLASS（MpSTG）遺伝子に着目したところ、MpSTG遺伝子の破壊株では、栄養繁殖器官である杯状体が全く形成されず、ごく稀にショットグラス状の構造が形成されました。また、MpSTG遺伝子破壊株では雌雄の有性生殖器官も形成されませんでした。このことから、MpSTGがゼニゴケの栄養繁殖だけでなく有性生殖の器官形成にも必須の機能をもつことが明らかとなりました。さらに、MpSTGが被子植物シロイヌナズナが芽を増やすための制御因子と共通した起源をもつことも明らかになり、器官形成の遺伝子制御ネットワークが陸上植物において進化的に保存されている可能性を示唆しました。
今後、MpSTGがどのような遺伝子を制御しているのかを明らかにすることで、農業やバイオものづくり分野において、植物を効率よく増やすための技術の改良に貢献できると期待されます。この研究成果は、7月30日に、New Phytologist 誌に掲載されました。
研究成果のポイント
- 植物の栄養繁殖メカニズム解明を目指し、コケ植物のゼニゴケをモデルとして栄養繁殖器官(杯状体)と有性生殖器官、両方の形成に必須の鍵転写因子SHOT GLASS（MpSTG）を発見した。
- 転写因子MpSTGを欠損すると、杯状体が形成されず、代わりに不完全な「ショットグラス状構造」がごく稀に形成され、栄養繁殖できなくなる。
- 転写因子MpSTGを欠損すると、雌雄の有性生殖器官も形成不能となる。
- ゼニゴケのMpSTGは、被子植物シロイヌナズナの脇芽形成因子AtLOF1と機能的に類似していることが示され、繁殖に関わる器官形成の遺伝子制御ネットワークが陸上植物間で進化的に保存されている可能性が示唆された。
- 本研究成果は、農業やバイオものづくり分野でのバイオマス増産や繁殖制御の応用につながると期待される。
論文情報
掲載誌：New Phytologist
題 名：SHOT GLASS, an R2R3-MYB transcription factor, promotes gemma cup and gametangiophore development in Marchantia polymorpha
著 者：Yuuki Sakai, Hideyuki Takami, Shohei Yamaoka, Hirotaka Kato, Hidehiro Fukaki, Takayuki Kohchi, Kimitsune Ishizaki
DOI：10.1111/nph.70337