概要

植物は、減数分裂で生じた単相(n)の細胞から、多細胞体である「配偶体」をつくり、その中から生殖細胞を分化させるという、ヒトなどの動物とは異なる有性生殖の様式をもちます。配偶体は、花の咲く植物（被子植物）では花粉・胚のうという小さな組織ですが、コケ植物では葉状体・茎葉体という生活環の主役です。配偶体の中から生殖細胞が生じるメカニズムは、未だ多くの部分が不明のままになっています。

京都大学大学院生命科学研究科　齊藤美咲 修士課程学生（研究当時）、樅木亮介 修士課程学生（研究当時）、吉竹良洋 助教、宮川拓也 准教授、中野雄司 教授、荒木崇 教授、河内孝之 教授、山岡尚平 准教授らのグループは、海老根一生 基礎生物学研究所 助教、西浜竜一 東京理科大学 教授（元京都大学大学院生命科学研究科准教授）、光田展隆 産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門 副研究部門長らと共同で、ほぼ全ての植物がもつ２つの遺伝子BONOBOとLRL/DROPが、生殖細胞の分化のために協調して働くことを明らかにしました。これらの遺伝子から生じるタンパク質は、組み合わさることで１つの複合体（ヘテロ二量体）を形成して他の遺伝子の発現を調節していました。LRL/DROPはシャジクモ藻類も持っていますが、BONOBOは陸上植物だけが持つ遺伝子です。陸上植物はおよそ５億年前にシャジクモ藻類の一種から誕生して進化してきましたが、このヘテロ二量体は、その頃に生み出され、進化の中で植物の生殖細胞をつくるための「鍵」として働いてきたと考えられます。

本成果は、2023年9月29日に国際学術誌「Current Biology」オンライン版に掲載されました。

研究者のコメント

この研究は、「その構造からヘテロ二量体を形成して機能すると予測されるBNBタンパク質の『相方』は何か？」という疑問から出発しました。機能未知のものも含む多数の候補の中から見つかった「相方」は、意外にも、根や根毛、仮根形成に関する機能が既に知られていたLRL/DROPでした。つまりこの研究には、LRL/DROPが二量体形成の相手を変えることにより、根等の形成と生殖細胞分化という全く異なる現象を制御していることを明らかにしたという側面もあります。植物が５億年も前からこのような緻密な制御機構を有し、種を超えて現在まで維持していることは、大変興味深いことです。（齊藤美咲）

全く違う姿をしたゼニゴケとシロイヌナズナが、生殖細胞をつくるために同じ遺伝子を使っていることに驚かされます。植物の生殖のコアなメカニズムを明らかにすることで、農業や育種のための新しい技術のヒントが見つかればと思っています。（山岡尚平）