Research Abstract
ジベレリン受容系は、陸上植物の進化過程でGAMYBが仲介する既存の系を調節するために出現した
The Gibberellin perception system evolved to regulate a pre-existing GAMYB-mediated system during land plant evolution
2011年11月22日 Nature Communications 2 : 544 doi: 10.1038/ncomms1552
ジベレリン（GA）は高等植物で花粉の発達をGAMYB転写因子を介して制御している。本論文では、小葉類のイヌカタヒバ（Selaginella moellendorffii）にはGAシグナル伝達経路があり、蘚類のヒメツリガネゴケ（Physcomitrella patens）にはその経路がないにもかかわらず、両植物種でGAMYBが保存されていることを示す。イヌカタヒバでは、GA投与が小胞子の外壁形成を促進するが、GA生合成阻害剤による処理はこの形成を妨害する。一方ヒメツリガネゴケではGAMYBホモログのノックアウトによって、GA生合成阻害剤を処理したSelaginellaの小胞子やイネgamyb変異体の花粉に似た異常な胞子が作られる。さらに、このノックアウト株では雄性器官の発生が阻害され、その代わりに雌性器官が異所的に形成される。したがって、GAシグナル伝達経路が確立される以前、すなわち蘚類などの陸生植物の祖先種では胞子や生殖器の発達にかかわるGAMYBが既に存在していた。その後の小葉類などの維管束植物の祖先種への進化の間に、この既存のGAMYBの調節のためにGAシグナル伝達系が出現したと考えられる。
- 名古屋大学 生物機能開発利用研究センター
- 基礎生物学研究所 生物進化研究部門
- 国立大学法人 総合研究大学院大学 生命科学研究科
- 独立行政法人 理化学研究所 植物科学研究センター
- 独立行政法人 科学技術振興機構 創造科学技術推進事業（ERATO）
Gibberellin (GA) controls pollen development in flowering plants via the GAMYB transcription factor. Here we show that GAMYB is conserved in Selaginella moellendorffii (lycophyte) and Physcomitrella patens (moss), although the former contains the GA signalling pathway, the latter does not. In the lycophyte, GA treatment promotes the outer wall development on microspores, whereas treatment with GA biosynthesis inhibitors disturbs its development. Contrary, in the moss, GAMYB homologue knockouts also produce abnormal spores that resemble Selaginella microspores treated with GA biosynthesis inhibitors and pollen grains of rice gamyb mutant. Moreover, the knockouts fail to develop male organs, instead ectopically forming female organs. Thus, before the establishment of the GA signalling pathway, basal land plants, including mosses, contained a GAMYB-based system for spore and sexual organ development. Subsequently, during the evolution from mosses to basal vascular plants including lycophytes, GA signalling might have merged to regulate this pre-existing GAMYB-based system.
