【ポイント】

・イネは根の皮層に通気組織^注1）と呼ばれる空隙を形成し、大気中の酸素を根端部まで効率的に供給することで酸素の欠乏した冠水土壌^注2）に適応している。そのため、他のイネ科の畑作物と比べて根に占める皮層の割合が大きい。
・モデル植物のシロイヌナズナでは、根端分裂組織^注3）の皮層-内皮始原細胞^注4）が並層分裂^注5）することでそれぞれ１層の内皮^注6）と皮層が生み出される。一方、イネの根端分裂組織では並層分裂が複数回起こることで、放射方向に複数の皮層が生み出される。
・イネの根ではGRASファミリー転写因子^注7）のSCARECROW（SCR）とSHORT-ROOT（SHR）^注7）が内皮と皮層を生み出すだけではなく、皮層の細胞層数を制御して根の内部の組織のバランスを最適化する役割を果たすことが明らかになった。

名古屋大学生物機能開発利用研究センターの李 京霞 研究員（当時）、同大学大学院生命農学研究科の三並 翔哉 博士前期課程学生、同大学生物機能開発利用研究センターの津田 勝利 特任講師、山内 卓樹 准教授の共同研究グループは、イネのGRASファミリー転写因子SCARECROW（SCR）がSHORT-ROOTと協調的に根の内皮と皮層の分化を制御するとともに、放射方向の皮層細胞層数を制御する機能をもつことを解明しました。
モデル植物のシロイヌナズナの根端分裂組織では、皮層-内皮始原細胞が放射方向に並層分裂することで、それぞれ１層の内皮と皮層が生み出されます。一方、イネをはじめとする多くの植物種の根端分裂組織では皮層-内皮始原細胞が並層分裂を繰り返すことで放射方向に複数層の皮層が形成されます。
本研究では、イネのSCRが根の各組織を構成する放射方向の細胞層数のバランスを制御することで、生育環境に最適な組織サイズをもつ根を生み出すメカニズムの一端を解明しました。
本研究の成果は、2026年2月10日付アメリカ植物生理学会の学会誌「Plant Physiology」電子版に掲載されました。

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【用語説明】

注1）通気組織：
破生通気組織は、葉や茎、根の柔組織に形成される空隙である。イネ科植物やマメ科植物など農業場重要なさまざまな植物種の根において、皮層細胞の選択的な細胞死による（破生）通気組織の形成が観察される。
注2）冠水土壌：
冠水土壌は、長期的な降雨や水田転換畑のように水はけが悪い性質によって、土壌中に存在する気相が水に置き換わった状態を表す。冠水土壌では、植物の根や微生物の呼吸によって酸素が消費され、湿害が発生して畑作物の収量が低下する。
注3）根端分裂組織：
根の先端部分に存在する幹細胞（分裂活性の高い細胞）を多く含む組織であり、根端メリステムとも呼ばれる。静止中心と呼ばれる分裂活性をもたない細胞の周囲に位置する複数の幹細胞によって構成される。
注4）皮層-内皮始原細胞：
根端分裂組織に隣接する幹細胞の1つであり、根の放射方向に並層分裂して内皮細胞と皮層細胞を生み出す役割を果たす。
注5）並層分裂：
植物の地上部と根を縦方向につなぐ頂端-基部軸に対して平行（放射方向）に起こる細胞分裂。一般的に並層分裂は組織の増加につながるため、伸長成長や組織の肥大に寄与する垂層分裂（頂端-基部軸に対して垂直に分裂する）と区別される。
注6）内皮：
植物の根の皮層の最も内側の細胞層として定義される。道管や師管を囲む1層の細胞からなり、脂肪酸骨格のスベリンや高分子のフェノール性化合物のリグニンなどの疎水性の物質を蓄積して養分や水分の輸送を制限する機能をもつ。
注7）GRASファミリー転写因子：
GRASファミリー転写因子は、植物に特有の転写因子のファミリーであり、植物ホルモンのシグナル伝達や根の組織構造の形成を始めとする発生に深く関わる。SCARECROW（SCR）とSHORT-ROOT（SHR）は根の内皮-皮層始原細胞において内皮と皮層を生み出す並層分裂を制御する機能をもつ。

【論文情報】

雑誌名：Plant Physiology
論文タイトル：SCARECROW functions in the root radial patterning in rice to organize multiple cortical cell layers（イネの根においてSCARECROWは放射方向のパターン形成を通して複数層の皮層を生み出す役割を果たす）
著者：Jingxia Li, Shoya Minami, Katsutoshi Tsuda, Takaki Yamauchi
（李京霞、三並翔哉、津田勝利、山内 卓樹）下線は本学教員
　　　　　　　　
DOI: doi.org/10.1093/plphys/kiaf677
URL: https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf677

【研究代表者】

生物機能開発利用研究センター 山内 卓樹 准教授
https://sizu.me/dspb_lab/posts/w63acxzxafkt