植物の形態にひそむ周期性を変調させる仕組みを発見~魅力的な花き類の創出に期待~

2025-11-13 奈良先端科学技術大学院大学,科学技術振興機構,京都府立大学,名古屋大学,広島大学

奈良先端科学技術大学院大学・京都府立大学・広島大学・名古屋大学などの共同研究チームは、植物の形態形成に見られる周期性(葉が一定間隔で形成される仕組み)を決定づける新たなメカニズムを発見した。これまで植物ホルモン・オーキシンの輸送が形態パターンを生み出すとされてきたが、その周期がどのように決まるかは不明だった。本研究は、ペプチドホルモン EPFL2 とオーキシンの間に働く相互抑制関係(mutual inhibition)こそがオーキシンの周期的パターンを調整し、葉の形成間隔を伸長させる要因であることを突き止めた。この新モデルは、長年受け入れられてきた従来理論を20年ぶりに更新する重要な発見であり、植物に備わる周期形成の分子基盤に新たな視点を与える。さらに、この周期性制御メカニズムを応用すれば、花卉・園芸植物の形態を自在に操作する技術につながる可能性がある。研究成果は Nature Communications に掲載され、植物の形態設計や園芸品種改良に新たな道を拓く成果として注目される。

植物の形態にひそむ周期性を変調させる仕組みを発見~魅力的な花き類の創出に期待~

<関連情報>

EPFL2とオーキシンの相互阻害は周期的な葉の形態形成の間隔を延長する Mutual inhibition between EPFL2 and auxin extends the intervals of periodic leaf morphogenesis

Toshiaki Tameshige,Takeshi Tsuchida,Yuuki Matsushita,Yuki Doll,Kaisei Maruyama,Takemoto Agui,Mitsuhiro Aida,Hiroyuki Kasahara,Keiko U. Torii,Naoyuki Uchida,Koichi Fujimoto & Momoko Ikeuchi
Nature Communications  Published:13 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-65792-y

Abstract

Rules behind the spatial arrangement of repetitive modules are key principles of multicellular morphogenesis. In plant shoots, PIN-FORMED 1 (PIN1)-mediated polar auxin transport instructs periodic formation of auxin maxima, which develop into lateral organs or leaf serrations. However, it remains unknown how the intervals of regularly arising auxin maxima are controlled. Here we show that a cysteine rich peptide EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE 2 (EPFL2) dose-dependently determines the intervals of auxin maxima during serration formation in leaf primordia. EPFL2 constitutes a mutually repressive relationship with cellular auxin response, thereby produces bistable states. Based on our computational simulations, we propose that the bistability modulates the periodicity of PIN1-mediated auxin maxima formation. Moreover, EPFL2 ensures precise phyllotactic angles, underscoring the general role of EPFL2 in auxin-mediated shoot patterning. This study illustrates that the intercoupling between EPFL2-auxin bistable module and PIN1-mediated polar auxin transport underpins versatile periodicity in auxin maxima formation during shoot development.

1202農芸化学
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