根のねじれは表皮が制御する発見 ^{CEFR B2}

植物のねじれた成長は多くの場面で見られ、物理的な障害を回避するための有効な手段として働きます。これまで微小管に関わる変異が強いねじれを引き起こすことは知られていましたが、通常の適応的なねじれが局所的な遺伝子発現の変化で生じ得るかは明らかではありませんでした。Ram Dixitが率いるWashington University in St. Louisのチームはこの疑問を調べ、研究成果をNature Communicationsに発表しました。

研究では、根が左右に傾くモデル植物系を用い、重要な遺伝子の野生型を根の特定層で発現させる実験を行いました。内側の細胞層で野生型を発現させてもねじれは残りましたが、表皮だけに同じ遺伝子を発現させると根は真っ直ぐに戻りました。これは表皮が器官全体のねじれを機械的に制御できることを示しています。

力学生物学の実験で、Pennsylvania State UniversityのCharles Andersonらは変異根でのセルロース微繊維の配向変化を測定し、Guy Geninはそのデータを基に計算モデルを作成しました。モデルは同心の層が年輪のように働き、外側の輪がより大きなレバレッジを持つと示しました。モデルは表皮の傾きだけで全層が傾いた場合の約3分の1のねじれを生み、表皮を真っ直ぐにすれば根全体が真っ直ぐになることを示しました。

Dixitは表皮を「受動的な皮膚ではなく、器官全体の成長を機械的に調整する存在」とまとめています。研究はCenter for Engineering Mechanobiology（NSF）とNational Institute of General Medical Sciences（NIH）の支援を受け、著者らはこの知見が干ばつや岩ばんの多い土壌で有用な根の設計につながる可能性があると示唆しています。出典：Washington University in St. Louis。