2つの転写因子を誘導することで、根をシュート茎の特徴を持つ器官に人工的に変換した

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iScience.2020 Jul;:101332. S2589-0042(20)30519-8. doi: 10.1016/j.isci.2020.101332.Epub 2020-07-12.

2つの転写因子を誘導することで、根をシュート茎の特徴を持つ器官に人工的に変換した

An Artificial Conversion of Roots into Organs with Shoot Stem Characteristics by Inducing Two Transcription Factors.

Shigeru Hanano
Hajime Tomatsu
Ai Ohnishi
Koichi Kobayashi
Yuki Kondo
Shigeyuki Betsuyaku
Eiji Takita
Yoshiyuki Ogata
Keishi Ozawa
Kunihiro Suda
Tsutomu Hosouchi
Takahiro Nagase
Hideyuki Suzuki
Nozomu Sakurai
Hiroshi Masumoto
Hiroo Fukuda
Daisuke Shibata

PMID: 32668199 DOI: 10.1016/j.isci.2020.101332.

抄録

体性植物細胞は、新芽および／または根、または不定胚性カルスを再生することができ、特定の条件下で器官形成を誘導することができる。このような再生は、体細胞の分化誘導、器官の誘導、そしてそれに続く成長を介して行われる。近年、植物の再生に関する理解が進んでいるにもかかわらず、シュート誘導の詳細は不明な点が多い。ここでは、ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX PROTEIN 25（ATHB25、At5g65410）とB3ファミリー転写因子REPRODUCTIVE MERISTEM 7（REM7、At3g18960）の2つの転写因子（TF）の同時誘導を介して、シロイヌナズナの根にシュート茎様緑色器官（SSO）を人為的に誘導した。SSOは負の重力性および分化した血管束の表現型を示した。ATHB25/REM7は、根の異所性発現により、シュート茎の特徴を制御する遺伝子の発現を誘導した。興味深いことに、遺伝子誘導条件下では、SSOの連続した部分と隣接した部分で根の成長の回復が見られた。以上のことから、植物のシュート茎の発生と再生に関する知見を得ることができた。

Somatic plant cells can regenerate shoots and/or roots or adventitious embryonic calluses, which may induce organ formation under certain conditions. Such regenerations occur via dedifferentiation of somatic cells, induction of organs, and their subsequent outgrowth. Despite recent advances in understanding of plant regeneration, many details of shoot induction remain unclear. Here, we artificially induced shoot stem-like green organs (SSOs) in Arabidopsis thaliana roots via simultaneous induction of two transcription factors (TFs), ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX PROTEIN 25 (ATHB25, At5g65410) and the B3 family transcription factor REPRODUCTIVE MERISTEM 7 (REM7, At3g18960). The SSOs exhibited negative gravitropism and differentiated vascular bundle phenotypes. The ATHB25/REM7 induced the expression of genes controlling shoot stem characteristics by ectopic expression in roots. Intriguingly, the restoration of root growth was seen in the consecutive and adjacent parts of the SSOs under gene induction conditions. Our findings thus provide insights into the development and regeneration of plant shoot stems.