ジベレリンによる地下茎腋芽の発達制御~植物ホルモンによる地下茎の制御機構を野生イネで解明~

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2025-06-06 東北大学

東北大学大学院生命科学研究科の別所-上原奏子助教らの研究チームは、多年生の野生イネ(Oryza longistaminata)を用いて、植物ホルモン「ジベレリン(GA)」が地下茎の発生を空間的・時間的に制御していることを明らかにしました。特に、活性型ジベレリンの一種であるGA₄が腋芽の角度や形態形成に関与し、GA₄の蓄積時期と濃度が適切に制御されることで地下茎芽の形成が決定されることを発見しました。さらに、GA₄が花への分化を抑制する遺伝子群の発現を促進することで、地下茎は花を作るフェーズへと転換せず、栄養成長を続けるという機構の一端も解明しました。この研究成果は、地下茎を通じた栄養繁殖の進化的基盤や、多年生作物開発や環境ストレス耐性作物開発など農業利用への応用に向けた重要な一歩となります。

ジベレリンによる地下茎腋芽の発達制御~植物ホルモンによる地下茎の制御機構を野生イネで解明~

<関連情報>

ジベレリン生合成の時空間制御が根茎発芽の最適化に寄与する Spatio-Temporal Regulation of Gibberellin Biosynthesis Contributes to Optimal Rhizome Bud Development

Kanako Bessho-Uehara,Tomoki Omori,Stefan Reuscher,Keisuke Nagai,Ayumi Agata,Mikiko Kojima,Yumiko Takebayashi,Takamasa Suzuki,Hitoshi Sakakibara,Motoyuki Ashikari & Tokunori Hobo
Rice  Published:24 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1186/s12284-025-00798-0

Abstract

The perennial life cycle involves the reiterative development of sexual and asexual organs. Asexual structures such as rhizomes are found in various plant species, fostering extensive growth and competitive advantages. In the African wild rice Oryza longistaminata, we investigated the formation of rhizomes from axillary buds, which notably bend diagonally downward of the main stem, as the factors determining whether axillary buds become rhizomes or tillers are unclear. Our study revealed that rhizome buds initiate between the third and fifth nodes of seedlings beyond the 6-leaf stage, while the buds above the sixth node develop into tillers. We propose that precise regulation of gibberellin (GA) biosynthesis plays a pivotal role in optimal rhizome bud development, as demonstrated by a comparative transcriptome analysis between tiller buds and rhizome buds and quantification of phytohormones. Furthermore, GA4 treatment upregulated the expression of genes associated with flowering repression and cell wall modification. These findings highlight the integration of GA biosynthesis and flowering repression genes as crucial in asexual organ development, shedding new light on the molecular mechanisms governing rhizome bud development in O. longistaminata and deepening our understanding of asexual reproduction regulation in perennial plants.

1202農芸化学
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