研究経過

千葉大学大学院園芸学研究院の井川智子准教授らの研究グループ、千葉大学国際高等研究基幹の南川舞准教授、名古屋大学大学院生命農学研究科の榊原均教授、理化学研究所環境資源科学研究センター（理研CSRS）の小嶋美紀子専門技術員らの共同研究により、植物の発生過程において細胞分裂や形態形成を制御する役割を持つ遺伝子を細胞に導入して発現させることで、培地にホルモンなどの植物成長調節物質（Plant Growth Regulator: PGR）を加えなくても組換え細胞が自発的に分裂・増殖し、器官分化する技術を開発しました。さらに、分化過程における細胞内ホルモン濃度の変化と発現パターンを変化させる遺伝子を明らかにしました。

植物で遺伝子組換えやゲノム編集を行うためには，一般に植物細胞の分化制御法が前提として求められます。本研究では分化条件を模索する作業を割愛し，組換え体を作製するバイオテクノロジーを開発しました。様々な植物種での遺伝子組換えやゲノム編集、培養による分化制御方法を大きく変革できる可能性を示しており，多くの方に活用していただければと思います。

本研究成果は、2024年4月3日に国際学術誌Frontiers in Plant Scienceにオンライン公開されました。

図　シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）由来のBBM（BABYBOOM）とWUS（WUSCHEL）遺伝子をタバコ（Nicotiana tabacum）の葉片細胞へ導入し，その後PGRフリー培地上で培養して誘導された分化反応　（出典：プレスリリース資料）

遺伝子を導入しなかった葉片、BBMまたはWUSのみを導入した葉片、改変しないBBMとWUSを導入した葉片は培養4週間後に枯死したのに対して、BBMの転写活性増強型（BBM-VP16）およびWUSを導入した葉片からは、培養4週間後に細胞が脱分化を起こしてカルスが形成された(図２上段；△)。さらにBBM-VP16とWUS転写抑制増強型の改変遺伝子（SRDX-WUSまたはSRDX-WUSm1）を導入した葉片からは培養2週間後にカルスが発生し、その4週間後には再分化が起こり不定芽も発生した（図２下段;⇧）。

■論文情報

タイトル：Autonomous differentiation of transgenic cells requiring no external hormone application: the endogenous gene expression and phytohormone behaviors.

著者：Sato Y., Minamikawa M.F., Pratama B.B., Koyama S., Kojima M., Takebayashi Y.,Sakakibara H., Igawa T.

雑誌名：Frontiers in Plant Science

DOI：https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1308417

 

■詳細は以下をご参照ください

https://www.chiba-u.ac.jp/news/files/pdf/240417_bbm_wuf_4.pdf