時空間特異的オートファジーによる植物の動的成長の制御

研究代表者 郷 達明（Tatsuaki Goh） 奈良先端科学技術大学院大学・先端科学技術研究科　助教 https://bsw3.naist.jp/nakajima/

研究課題の概要と計画

植物は胚発生後にも器官新生を継続し、動的かつ可塑的に成長を続ける特有の発生様式を示す。このような植物の動的成長を駆動するためには、高度に統御されたオルガネラや細胞の再構成系が重要である。植物の根の先端を覆っている根冠組織は、最内層における新しい細胞層の供給と最外層の除去をバランスよく実行することで、構成細胞をターンオーバーするという植物ではユニークな発生的な特徴を持つ。これまでに、根冠の最外層において、オルガネラの分解や液胞の肥大化を伴って細胞内構造が劇的に再構成され、その直後にこれらの細胞が層として剥離することを見出した。また、オートファジーがタイミングよく活性化し、根冠細胞の再構成と精密な剥離を調節することを明らかにした。本研究では、この発生的にプログラムされた根冠のオートファジーが細胞壁の改変を伴った細胞剥離をどのように制御するかを明らかにするとともに、根冠の機能調節や根の成長制御におけるオートファジーの役割を解明する。

本研究課題に関連する代表的論文3報

Goh T, Sakamoto K, Wang P, Kozono S, Ueno K, Miyashima S, Toyokura K, Fukaki H, Kang B-H, Nakajima K. Autophagy promotes organelle clearance and organized cell separation of living root cap cells in Arabidopsis thaliana. Development, 2022 Apr 29; dev.200593.

Fujiwara M, Goh T, Tsugawa S, Nakajima K, Fukaki H, Fujimoto K. Tissue growth constrains root organ outlines into an isometrically scalable shape. Development, 2021, 148 (4), dev196253.

Goh T, Toyokura K, Yamaguchi N, Okamoto Y, Uehara T, Kaneko S, Takebayashi Y, Kasahara H, Ikeyama Y, Okushima Y, Nakajima K, Mimura T, Tasaka M, Fukaki H. Lateral root initiation requires the sequential induction of transcription factors LBD16 and PUCHI in Arabidopsis thaliana. New Phytol., 2019, 224(2):749-760.

キーワード

root cap, secretion, cell wall, cell detachment, time-lapse imaging, Arabidopsis thaliana