植物の姿勢を決めるしくみの解明 －まっすぐになろうとする力－

概要

植物は自ら移動することはできませんが、光や重力などの環境が変化すると、生育に有利な条件を求めて植物体を屈曲させることが知られています。この屈曲反応については多くの研究がなされてきました。しかし、その一方で、植物がまっすぐに伸びる性質については、1880年のダーウィンの著書の中にも登場するものの、まっすぐに伸びる仕組みやその意義は135年間謎のままでした。

今回、本研究チームは、ミオシンモータータンパク質（ミオシンXI-fとXI-k）やアクチンタンパク質が壊れたシロイヌナズナ変異体では、茎やサヤがグニャグニャに曲がってしまうことを見い出しました（図）。これらの変異体は、光や重力の刺激に対して過剰に応答します。また、光と重力の刺激をなくした状態（暗所かつ疑似微重力状態）では、野生型植物の茎はまっすぐに伸びますが、ミオシン変異体の茎は曲がり続けてループ状に変形します。これらの発見から、植物は、器官をまっすぐに伸ばすためのアクチンーミオシン主導のブレーキを働かせていることが分かりました。

さらに、ミオシンXI-fが茎の繊維細胞のみに存在していたことから、このブレーキの鍵は繊維細胞が握っていることが判明しました。周囲の細胞に比べてとりわけ長いという特徴をもつ繊維細胞は、長く発達したアクチンレールの束をもっていました。この長いアクチン束が屈曲センサーとして植物の姿勢を監視し、環境変化による曲がりとブレーキのバランスをとることによって、植物は体の姿勢を最適に保っていると考えています。このブレーキは、植物が環境変化に振り回されずに常に凛とした姿勢を保つために獲得してきたしくみといえるかもしれません。