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Functional analysis of root elongation zone in hydrotropism in ${it Arabidopsis}$ using heavy-ion microbeam

重イオンマイクロビームを用いたシロイヌナズナ根の伸長領域の水分屈性における機能解析

宮沢 豊*; 坂下 哲哉; 根岸 洋*; 小林 啓恵*; 金安 智子*; 大庭 淳*; 諸橋 恵太*; 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*; Kaneyasu, Tomoko*; Oba, Atsushi*; Morohashi, Keita*; Kakizaki, Takehiko*; Funayama, Tomoo; Hamada, Nobuyuki*; Wada, Seiichi*; Kobayashi, Yasuhiko; Fujii, Nobuharu*; Takahashi, Hideyuki*

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照射及びレーザー照射によって組織あるいはその機能を局所的に破壊した根の水分屈性を解析した。レーザーによる根端の局所的な照射を行った解析から、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のみ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。重イオン照射が新規の遺伝子発現を不活化できるかを、重イオン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ところ、照射によりオーキシン誘導性遺伝子発現の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、また伸長領域では新規の遺伝子発現が必須である一方、コルメラ細胞においては新規の遺伝子発現が必須でないことを示唆した。

We examined the role of root cap and elongation zone cells in root hydrotropism of ${it Arabidopsis thaliana}$ using heavy ion and laser microbeam. Heavy ion microbeam irradiation of the elongation zone, but not that of the columella cells, significantly and temporarily suppressed the development of hydrotropic curvature. However, laser ablation confirmed that columella cells are indispensable for hydrotropism. Systemic heavy ion broad beam irradiation suppressed de novo expression of INDOLE ACETIC ACID 5 gene. Our results indicate that both the root cap and elongation zone have indispensable and functionally distinct roles in root hydrotropism, and that de novo gene expression might be required for hydrotropism in the elongation zone, but not in columella cells.

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