植物の細胞壁を作り変える新機構を解明

収穫に適した形態や乾燥ストレス耐性向上など植物の改良に新たな道

【本研究のポイント】

・細胞壁の構造が植物細胞の機能と植物の生育に重要である。
・細胞表層におけるアクチン重合量の調節が細胞壁の構造を決定する重要な要因であることが判明した。
・本研究成果は、細胞壁形成におけるアクチン重合の新たな役割を解明し、アクチンを切り口とした植物の改良への道を切り開いた。

【研究概要】

名古屋大学大学院理学研究科の貴嶋紗久研究員(現　産業技術総合研究所生物プロセス研究部門研究員)、佐々木武馬助教、理学部の菊島悠一郎学部生、小田祥久教授の研究グループは、九州大学大学院芸術工学研究院の井上大介准教授、大阪大学大学院理学研究科の近藤侑貴教授、東京大学大学院理学系研究科の稲垣宗一准教授、産業技術総合研究所生物プロセス研究部門の坂本真吾上級主任研究員、光田展隆副研究部門長、埼玉大学大学院理工学研究科の山口雅利准教授との共同研究により、植物が細胞壁の構造を制御する新機構を明らかにしました。

本研究グループは、シロイヌナズナの道管の細胞壁の構造に異常を示す変異体を新たに単離。その原因遺伝子KNAT7がフォルミン11(FH11)遺伝子の発現を抑制していることを突き止めました。KNAT7が機能しなくなると、FH11の発現が上昇し、FH11タンパク質が過剰に作られていました。FH11は細胞膜上でアクチンの重合を促進し、アクチン繊維が増加、それにより道管の細胞壁の構造のタイプが変わってしまうことが判明しました。つまり、植物はアクチンの重合量を調節することにより細胞壁の構造を制御していたのです。

植物の細胞を覆う細胞壁は、細胞の形、さらには葉や根の成長や、さまざまなストレスへの対応など多様な機能を担います。本研究の知見を応用して植物の細胞壁構造を人為的に制御することにより、収穫しやすい形態の植物や、乾燥ストレスに強い植物を作り出す技術につながると期待されます。

本研究成果は２０２５年２月２６日付英国科学誌「Nature Communications」で公開されました。

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https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2025/pr20250306/pr20250306.html