イネの発生において、ヒストン脱アセチラーゼをコードするDSL1が多様な役割を果たしていることを明らかにした

DWARF WITH SLENDER LEAF1 Encoding a Histone Deacetylase Plays Diverse Roles in Rice Development.

• Fumika Clara Kubo
• Yukiko Yasui
• Yoshihiro Ohmori
• Toshihiro Kumamaru
• Wakana Tanaka
• Hiro-Yuki Hirano

抄録

植物では、可逆的なヒストンのアセチル化と脱アセチル化が、発生や環境ストレスへの応答を含む様々な生物学的活動において重要な役割を果たしています。ヒストン脱アセチル化は、一般的に遺伝子のサイレンシングと関連しており、複数のヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）によって触媒されています。植物の発生におけるHDACの機能については、シロイヌナズナの分子遺伝学的研究からの理解が蓄積されてきた。一方、HDACがイネ（Oryza sativa）の発育にどのように寄与しているかについては十分に理解されておらず、HDACのイネ変異体は報告されていない。ここで私たちは、半矮性を示す新しいイネの変異体を特徴づけた。この突然変異体は、生長と生殖の両方の発達に多元的な欠陥を示し、例えば、dsl1は短くて細い葉を出し、それに伴って維管束の数と大きさが減少した。半矮性の表現型は、いくつかの稈（茎）の節間の伸長が抑制されたためである。興味深いことに，上側の節間節の伸長が抑制されているにもかかわらず，下側の節間節の伸長と発生がわずかに増強されていた。また，花序やトゲの発生もdsl1変異の影響を受けていた。また，観察された形態異常のいくつかは，in situ ハイブリダイゼーション解析により明らかになった葉のプリモーディアの細胞分裂の減少に加えて，細胞数の減少に関連しており，DSL1が細胞分裂の制御に関与している可能性が示唆された。また、DSL1は還元型カリウム依存性3/ヒストン脱アセチラーゼ1ファミリーに属するHDACをコードしていることが遺伝子クローニングにより明らかになった。以上のことから、イネの発生にはDSL1が多様で重要な役割を果たしていることが明らかになった。

In plants, reversible histone acetylation and deacetylation play a crucial role in various biological activities, including development and the response to environmental stress. Histone deacetylation, which is generally associated with gene silencing, is catalyzed by multiple histone deacetylases (HDACs). Our understanding of HDAC function in plant development has accumulated from molecular genetic studies in Arabidopsis thaliana. By contrast, how HDACs contribute to the development of rice (Oryza sativa) is poorly understood and no rice mutants of HDAC have been reported. Here we have characterized a new rice mutant showing semi-dwarfism, which we named dwarf with slender leaf1 (dsl1). The mutant showed pleiotropic defects in both vegetative and reproductive developments; e.g. dsl1 produced short and narrow leaves, accompanied by a reduction in the number and size of vascular bundles. The semi-dwarf phenotype was due to suppression of the elongation of some culm (stem) internodes. Interestingly, despite this suppression of the upper internodes, the elongation and generation of lower internodes were slightly enhanced. Inflorescence and spikelet development were also affected by the dsl1 mutation. Some of the observed morphological defects were related to a reduction in cell numbers, in addition to reduced cell division in leaf primordia revealed by in situ hybridization analysis, suggesting the possibility that DSL1 is involved in cell division control. Gene cloning revealed that DSL1 encodes an HDAC belonging to the reduced potassium dependence3/histone deacetylase1 family. Collectively, our study shows that the HDAC DSL1 plays diverse and important roles in development in rice.

� The Author(s) 2019. Published by Oxford University Press on behalf of Japanese Society of Plant Physiologists. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com.