奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科の伊藤寿朗教授らのグループは、立命館大学、東北大学、名古屋大学との共同研究により、花の中心部にあり、受粉して果実や種子になる「めしべ（雌しべ）」が形成されるときに、その遺伝子を働かせるスイッチがONになる詳細な仕組みを世界に先駆けて明らかにしました。

この成果により、人工的にめしべの大きさや数などが調節できるようになれば、環境に応じた食糧の増産や安定供給などが期待できます。

　

めしべをつくるためには、遺伝子発現のスイッチをONにする複数の転写因子（タンパク質）が働くことはわかっていました。このスイッチが入っていない状態では、遺伝子の長いDNAはヒストンというタンパク質に巻きつき、クロマチンと呼ばれる折りたたまれて閉じた構造を作るので、転写因子は目標のDNAにたどり着けず、めしべができません。遺伝子発現のスイッチをONにするためには、その構造をほどき、開いていく必要があります。しかしながら、「それらの転写因子がどのような順序や方法でクロマチンにはたらきかけ、その構造と遺伝子の発現を変化させていくのか？」という詳しい仕組みについては謎でした。

　

伊藤教授らの共同研究グループは、モデル植物のシロイヌナズナを使って実験を重ねた結果、最初の段階で転写因子（パイオニア転写因子）が、クロマチンの構造を変化させる因子（クロマチンリモデリング因子）とともに働いて、複雑な構造をほどき、次いで別の転写因子がめしべ形成のDNAに直接、アクセスして発現させるという、２つの転写因子などが連係する順序と仕組みを突き止めました。

このような仕組みはこれまでは動物でのみ報告されており、今回、植物にも同様の仕組みが存在し、めしべをつくるために必要であることの解明は、植物の進化や生き残り戦略を知るうえでも重要です。

　

【図】めしべの形づくりとクロマチン構造

めしべの形づくりが進むにつれて、転写因子のはたらきによってYUC4遺伝子のクロマチンの構造が開く。するとめしべがつくられる。

　

本研究の成果はNature Communications（オンラインジャーナル）に掲載されました。

　

12月12日付の日本経済新聞（電子版）にも掲載されました！ぜひご覧ください。

https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP497921_S8A211C1000000/

　

<発表論文>

Chromatin-mediated feed-forward auxin biosynthesis in floral meristem determinacy

Nobutoshi Yamaguchi, Jiangbo Huang, Yoshitaka Tatsumi, Masato Abe, Shigeo S. Sugano, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Takatoshi Kiba, Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Hitoshi Sakakibara, and Toshiro Ito

DOI: 10.1038/s41467-018-07763-0

　

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