地 部 葉 茎 無く 根 合成 いい？
環境 応 柔軟 葉緑体 発達 く 解明
発表者： 林 康一 東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻 助教 岩瀬 哲 理化学研究所環境資源科学研究 ン 研究員
発表 ン ：
◆植物 根 地 部 喪失 際 傷害応答因子 植物ホ ン あ サ ン 強 葉緑体 形成や 合成 活性化 行う
◆ 合成器官 あ 地 部 失う いう危機 対 植物 根 合成能力 高 く 明
◆植物 環境 柔軟 適応 合成 生産性 維持 拡大 く 解明 貢 献
発表概要：
色素体 注 1 植物 特 細胞内 器官 あ 細胞 役割 担い 多 様 細胞 機能 支え い 合成 担う葉緑体 植物 成長 必要 可
発達 組織や細胞 機能 応 う 制御 く い
東京大学大学院総合文化研究科 林康一助教 増田建教授 和田元教授 理化学研
究所環境資源科学研究 ン 岩瀬哲研究員 杉本慶子 共 研究
植物 注 2 用い 研究 地 部 葉 茎 失 場
合 植物 傷害応答因子 植物ホ ン あ サ ン 応答 高 根 け
合成能力 向 明 応答 葉緑体 発達 関わ
転写因子 注 3 深く関 突 通常 根 エ 源 地 部
行う 合成 頼 い 地 部 失 際 植物ホ ン ン 変え
組織 再生 促 葉緑体 発達や 合成 活性化 促進 生 残 可能性 高 い 考え
本研究 植物 環境 柔軟 適応 合成 生産性 維持 拡大 く 解明 大 く貢献
発表内容： 研究 背景
植物細胞 最大 特徴 一 色素体 特 細胞内 器官 い
色素体 植物細胞 機能 応 化 独自 役割 持
図 1 合成 担う葉緑体 最 代表的 あ 注 4 蓄
積 特徴的 緑色 い 合成器官 あ 葉 細胞 葉緑体 発
達 花弁や根 合成 行わ い細胞 白色体や 色体 別 色
素体 発達 緑色 目立 う 合成 行う う 葉緑体 発
達 無 決 細胞 決 い く い く
い 本研究 植物 あ 根 材料 葉緑体
発達 調節 く 解明 組 研究 地 部 葉 茎
失 植物体 葉緑体 発達 根 促進 調節 植物ホ ン ン
サ ン 注 5 深く関 明 ン 1
詳細 制御機構 特 サ ン 働く く い 未解明 点 数多く
残 い 本研究 う う 経路 サ ン
活性化 う 葉緑体 発達 引 起 調
研究内容
行研究 地 部 失 根 蓄積 緑化
い 合成 機能 う 変化 明
合成 可視化 装置 用い 地 部 除 際 根 合成活性 調
除 い場合 比 合成 利用効率 増加 図 2
除 い い根 サ ン え 緑化や 合成 活性化 誘
明
地 部 失 際 根 緑化応答 う 情報伝達経路 引 起
調 結果 傷害 誘 WIND1 いう転写因子 深く
関 突 WIND1 傷害時 傷 サ ン 活性化
形成や組織 再生 誘 ン 2 本研究 根 地 部 失う
サ ン応答性 顕著 高 WIND1 機能 抑制 場合 応答
緑化 弱 明 WIND1 流 働くサ
ン応答制御因子 機能 損変異体 注 6 地 部 除 根 緑化応答 ほ
結果 地 部 除 誘 WIND1 サ ン 活
性化 根 緑化や 合成能力 向 引 起 示唆 サ
ン 流 GNL いう葉緑体 発達 関わ 転写因子 強く誘
突 GNL 人工的 過剰発現 形質転換体 注 7 根 顕著 緑化
合成能力 大幅 向 図 2 転写因子 根 葉緑体発達 い
要 役割 担う 明
通常 根 細胞 地 部 輸 く ン 作用 葉緑体 発達 抑制
い 地 部 失 際 ン 抑制 解除 葉緑体 発達 促
行研究 明 ン 1 本研究 加え 地 部 喪
失 活性化 サ ン 根 葉緑体発達や 合成 活性化 促進
突 エ 供給源 あ 地 部 失う 植物 最
大 危機 際 主要ホ ン あ ン サ ン 方
強度 ン 変え 組織 再生 促 葉緑体 発達や 合成 活性化
促進 生 残 可能性 高 い 考え 図 3
社会的意義
合成 担う葉緑体 機能制御 植物 発達 い 非常 要 研究 後 進 いく 植物 多様 生存戦略 理解 深 け く 将来的 植物 生
産性 向 期待
本研究 独立行政法人日本学術振興会 科学研究費補助金 研究助成 24770055, 26711016, 24570042, 16K07393 け 行わ
ン 1 東京大学大学院総合文化研究科 白い根 緑 ―根 葉緑体 化 調整 仕組 解明―
http://www.c.u-tokyo.ac.jp/info/news/topics/20120315111706.html 2012 年 3 15 日 ン 2 理化学研究所 植物細胞 脱 化 促進 ッ 因子 発見 http://www.riken.jp/pr/press/2011/20110311/ 2011 年 3 11 日
発表雑誌：
雑誌 ： Plant Physiology
論文 ：Shoot removal induces chloroplast development in Arabidopsis roots via cytokinin signaling
著者：Koichi Kobayashi*, Ai Ohnishi, Daichi Sasaki, Sho Fujii, Akira Iwase, Keiko Sugimoto, Tatsuru Masuda and Hajime Wada
DOI 番号：10.1104/pp.16.01368
URL：http://www.plantphysiol.org/content/early/2017/02/13/pp.16.01368
問い合わ ：
東京大学 大学院総合文化研究科広域科学専攻 生 環境科学系 助教 林 康一 や うい
Tel/Fax：03-5454-6628
Email：kkobayashi@bio.c.u-tokyo.ac.jp HP：http://hajimewada.c.u-tokyo.ac.jp/
用語解 ： 注 1 色素体
植物や藻類 見 細胞内 器官 合成 始 物質 合成
や貯蔵 行 う 太 ン藻 植物 祖 細胞 内部共生
誕生 考え い 細胞内共生
注 2
学 Arabidopsis thaliana. 科 属 1 年草 実験植物 植
物 初 ゲ 解 行わ 多く 変異系統や ベ 世界各国 研究機関 維 持 管理 い
注 3 転写因子
DNA 転写 制御 領域 やエン ンサ 結合 DNA 遺伝情
報 RNA 転写 過程 促進 抑制 ン 質 一群 遺伝子 発現 制御 いう基本的機能 持 細胞内 多く 応 要 役割 果 い
注 4
植物 緑色 色素 葉緑素 合成 い エ 吸 役割
持
注 5 植物ホ ン ン サ ン
植物ホ ン 植物 生産 低濃度 植物 生理過程 調節 成長調節物質 総
称 ンやサ ン 中 含 ン 最初 発見 植物ホ
ン あ 植物 成長や 化 要 作用 示 サ ン ン存
在 細胞 裂や茎葉形成 促進 一群 因子 定義 老化 抑制や側芽 成長促進 幅広い効果 持
注 6 機能 損変異体
DNA 塩基配列 変化 変異 DNA 担う遺伝子機能 常 発揮 く 細胞や個体 いう
注 7 形質転換体
遺伝情報 担う DNA 細胞外部 入 遺伝的 性質 改変 細胞や個体 いう
添付資料：
図 1 植物 成長 伴う細胞内 色素体 化
種子や 裂組織 細胞 色素体 原色素体 いう未 化 形態 化 い 発芽後 植物 成長 伴い多様 器官 形成 過程 色素体 各器官 細胞 役割 応
機能 持 形態 化 例 葉 細胞 多 含
葉緑体 発達 大根 根 細胞 無色 白色体 果実や ワ 花
弁 細胞 蓄積 色体 主 発達
図 2 可視化 根 合成活性
合成 電子伝達活性 映 化学系 II 実効 子 率 蛍 ン
装置 可視化 画像 地 部あ 地 部 除 く育 個体 地 部
地 部 除 根 7 日間育 生株 地 部 除
合成 子 率 向 い 図 青 紫 領域 拡大 GNL
人工的 過剰発現 個体 地 部 除 く 合成 子 率 高く い
図 3 地 部 喪失 応答 根 緑化
通常 根 地 部 輸 ン 葉緑体 発達 抑制 い
地 部 失 際 地 部 ン 輸 途絶え 葉緑体 発達抑制 解除
一方 根 誘 傷害応答因子 WIND1 サ ン 活性
化 葉緑体発達 関わ 転写因子 GNL 誘 2 植物ホ ン 強度 ン 変わ 根 緑化や 合成能力 向 引 起
