植物細胞の脱分化を促進するスイッチ因子を発見

擦り傷、切り傷など体に傷を受けた多細胞生物は、新たに細胞を増殖させて素早く傷口を防ぎ、元の組織・器官を再生していきます。この傷口では、一度分化が進んだ体細胞が、より低い分化状態になり（脱分化）、さまざまな種類の細胞に分化できる能力（多分化能）を再獲得することもあります。この脱分化のプロセスは植物や動物で古くから知られており、特に植物の高い再生能力は、苗を挿し木で増殖するなど広く農業や園芸分野で利用されてきました。また、葉の1個の分化した細胞（葉肉細胞）からカルスを経て個体を再生させた歴史的研究から、植物細胞の分化全能性が明らかとなっています。しかし、種苗産業や花卉（き）・園芸産業の基礎技術となっている脱分化・再分化の分子メカニズムは、いまだに不明な部分が多いままでした。

植物科学研究センター細胞機能研究ユニットと産業技術総合研究所の共同研究グループは、傷ストレスを受けた植物がカルスを形成する際に働くスイッチタンパク質「WIND1」を発見しました。モデル植物のシロイヌナズナの脱分化した細胞で、発現が促進している転写因子「WIND1」の遺伝子を同定し、この遺伝子をシロイヌナズナの植物体で過剰に発現させると各器官でカルスが形成される現象を見いだしました。 さらに、 WIND1遺伝子の発現をオンにして一度脱分化させた細胞で、発現をオフにすると茎葉や根がカルスから再生してくることが分かりました。WIND1遺伝子は傷口で発現が促進し、WIND1の働きを傷口で抑えるとカルス化が抑制することから、 WIND1が植物の傷口で起こる脱分化を促進するスイッチ機能を持っていることが明らかになりました。

これは、古くから知られていた現象を分子レベルで解明した世界初の成果となり、組織培養による植物の増殖や有用物質生産などに貢献すると期待できます。