レーザー及び重イオンマイクロビーム照射による根端細胞破壊がシロイヌナズナ根の水分屈性に与える影響

Effects of heavy-ion and laser microbeam irradiation on root hydrotropism of

宮沢 豊*; 坂下 哲哉; 根岸 洋*; 小林 啓恵*; 大庭 淳*; 金安 智子*; 諸橋 恵太*; 高橋 あき子*; 柿崎 竹彦*; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 藤井 伸治*; 高橋 秀幸*

Miyazawa, Yutaka*; Sakashita, Tetsuya; Negishi, Hiroshi*; Kobayashi, Akie*; Oba, Atsushi*; Kaneyasu, Tomoko*; Morohashi, Keita*; Takahashi, Akiko*; Kakizaki, Takehiko*; Funayama, Tomoo; Hamada, Nobuyuki*; Wada, Seiichi*; Kobayashi, Yasuhiko; Fujii, Nobuharu*; Takahashi, Hideyuki*

本研究は、水分屈性において機能する細胞群とそこでの生体反応を同定することを目的として、重イオンマイクロビーム及びマイクロレーザーにより局部照射を行い、照射後個体の根の水分屈性能を解析した。レーザーによる根端の局部照射を行った個体の解析から、コルメラ細胞及び、伸長領域が水分屈性の発現に必須であることが示唆された。一方、重イオンマイクロビーム照射は、伸長領域への照射において水分屈性発現の低下をもたらしたが、コルメラ細胞への照射では屈性の低下をもたらさなかった。一般に、重イオンビーム照射は非破壊的に遺伝子発現を変化させると考えられている。そこで、重イオンビーム照射による遺伝子発現の変化を、イオンビーム照射後の個体のオーキシン誘導性遺伝子発現を指標に検証した。その結果、オーキシン誘導性遺伝子のオーキシンによる発現誘導が顕著に抑制されることが明らかになった。これらの結果は、水分屈性発現過程でコルメラ細胞,伸長領域の両細胞群が機能すること、また伸長領域では、コルメラ細胞と異なり刺激感受後の遺伝子発現の変化が水分屈性発現に必須であることを示唆している。

We examined the function of root cap and elongation zone cells in root hydrotropism by nondestructive cell inactivation using heavy-ion microbeam irradiation. Systemic heavy-ion irradiation inactivated de novo indole acetic acid 5 gene expression. Local irradiation of the elongation zone significantly suppressed the development of hydrotropic curvature, whereas local irradiation of the columella cells did not. However, laser ablation confirmed that columella cells are indispensable for hydrotropism. Our results indicate that both the root cap and elongation zone have indispensable and functionally distinct roles in root hydrotropism, and that in the elongation zone, de novo gene expressions, including auxin-responsible gene expression, is required for hydrotropism, whereas in columella cells, it is not.