非細胞自律的なTCP4制御による葉形の制御

葉の発生には、異なる組織層にわたる協調的な成長が必要であり、適切な器官形成を達成するために、遺伝子制御と機械的結合を統合する。しかし、葉の形態形成を首尾よく進めるために、層間で分化と成長を調整する仕組みは未解明のままである。そこで、本研究では、シロイヌナズナの葉の発生において、層間コミュニケーションの結合を介して遺伝子と機械的シグナルを統合する潜在的な中枢制御因子としてのTCP4の役割を調べた。三次元解析により、発生中の原基においてTCP4とその負の制御因子であるMIR319Cの発現に顕著な非対称性が見出され、空間的にパターン化された分化の手がかりが確立された。組織特異的な攪乱では、表皮またはその直下の組織におけるTCP4活性が、タンパク質の移動と移動非依存的なシグナル伝達の両方を介して、層をまたぐ細胞増殖と伸長を調節することが示された。強い表皮でのTCP4誘導は、増殖を時期尚早に抑制し、対称性の破れを阻止することで、葉の発生を停止させ、原基を円筒状の状態に固定した。ライブイメージングにより、成長の異方性の基本的な再プログラムが明らかになった。TCP4は皮質微小管の配向を駆動し、細胞壁の剛性を高め、層特異的なペクチンのパターンを確立した。これらの結果は、TCP4が葉の組織層をまたいで遺伝子と機械的シグナルを統合する因子であり、転写プログラムを細胞骨格の組織化、細胞壁リモデリング、さらに層間の機械的フィードバックへと結び付けることを示す。

https://doi.org/10.64898/2026.05.09.723987