学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : （主査）東京大学准教授 阿部 光知, 東京大学教授 平野 博之, 東京大学教授 塚谷 裕一, 東京大学准教授 伊藤 恭子, 東京大学教授 福田 裕穂University of Tokyo(東京大学

Saito Masato

齊藤 真人

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論文審査の結果の要旨  
 
	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 氏名	 齊藤	 真人 
 
	 本論文は、植物を特徴付ける組織である維管束の分化の制御を細胞レベルで研究したも
のである。維管束は木部と篩部に加え、前形成層・形成層と呼ばれる維管束幹細胞からな
る。維管束幹細胞は木部と篩部に分化しつつ、自らも分裂してその細胞数を維持する。し
かしながら、維管束幹細胞における分裂と分化の制御のしくみは未だ十分に解明されてお
らず、謎のまま残っている。これまでに、TDIF（Tracheary element Differentiation Inhibitory 
Factor）が維管束幹細胞の細胞膜上に存在する受容体 TDR （TDIF Receptor）に受容され、
維管束幹細胞の維持にはたらくことが知られていた。そして、TDIF-TDR シグナルの下流
では、GSK3 キナーゼ（glycogen synthase kinase 3 proteins）が維管束幹細胞から木部細胞・
篩部細胞への分化の阻害にはたらくことが明らかになっていた。しかしながら、GSK3 キ
ナーゼのターゲットは何か、また、木部細胞・篩部細胞の分化は GSK3 キナーゼの下流で
どのように制御されているかなど、GSK3 キナーゼの下流に関する知見は乏しいままであ
った。そこで、論文提出者は、GSK3 キナーゼの下流因子の探索とその働きに焦点を当て
て解析した。本論文は４章からなり、第１章では、研究の背景として植物における GSK3
キナーゼに関する基礎的な知見がまとめられ、これと関連付けて研究の意義と目的が記さ
れている。第２章では本研究で使われた材料と方法について記述されている。第３章では、
GSK3キナーゼの下流の因子の探索とその機能に関する様々な研究の結果が記されており、
第４章では、これらの結果の考察に加え、研究全体の総括が記され、最後に引用文献がま
とめられている。 
 
	 論文提出者は、GSK3 キナーゼの下流因子探索にあたって、維管束細胞分化誘導実験系
（Vascular cell Induction culture System Using Arabidopsis Leaves: VISUAL）を選択した。この
実験系では、GSK3 キナーゼの阻害剤である bikinin により、葉肉細胞が木部細胞・篩部細
胞へと分化する。論文提出者は VISUAL を用いて様々な解析を行い、BES1 転写因子の機
能欠損型突然変異体 bes1の複数のアリルで、木部細胞分化が抑制されることを見いだした。
さらに、bes1 では木部細胞分化に関連する多くの遺伝子の発現が低下することを明らかに
した。一方で、bes1 に BES1 遺伝子のゲノムを組み込んだ相補型植物体を作成し、この表
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現型を VISUAL で解析したところ、木部細胞分化が回復することを見いだした。これまで
に、BES1 はブラシノシグナルにおいて GSK3 キナーゼのターゲットであることが知られて
いることと合わせて、BES１転写因子が木部細胞分化における GSK3 キナーゼの下流因子
であることが示された。次に、論文提出者は bes1 の VISUAL における遺伝子発現を、マイ
クロアレイを用いて網羅的に解析し、BES1 転写因子は木部細胞分化だけでなく篩部細胞分
化を促進すること、分化促進は維管束幹細胞から木部・篩部細胞への分化の初期に起こる
ことを明らかにした。これらの成果は、GSK3 キナーゼの下流因子が BES1 転写因子である
ことを証明しただけでなく、単一の転写因子が２つの分化の初期過程にはたらくことを示
したものであり、新たな知見として高く評価された。 
	 シロイヌナズナでは BES1 は他の５つの遺伝子（BZR1, BEH1-BEH4）とともに遺伝子フ
ァミリーを形成する。これまで、BES1 ファミリー転写因子は機能更新型の変異体を用いて
解析され、機能欠損型変異体を用いての解析はほとんどなかった。そこで、論文提出者は、
BES1 ファミリーの機能欠損変異体を収集するとともに、ないものについては新たにゲノム
編集技術により作出した。そして、これら変異体に加え、bes1 との二重変異体を作成して、
BES1 転写因子ファミリーの木部・篩部分化における冗長性を遺伝学的に解析した。まず、
一重変異体を用いて VISUAL における表現型を解析したところ、bzr1 変異体においても
bes1 よりその程度は低いものの、木部細胞分化が低下した。一方で、他の変異体では単独
での表現型はみられなかった。次に二重変異体について解析した。その結果、bes1 bzr1 変
異体と beh4 bes1 変異体では、木部、篩部分化のいずれに関しても bes1 変異体の表現型が
亢進された。一方で、beh1 変異は bes1 変異体の表現型に影響しなかった。これらの結果か
ら、BES1、BZR1、BEH4 が木部及び篩部細胞分化を冗長的に促進することが明らかとなっ
た。興味深いことに、beh3 bes1 変異体では、bes1 の表現型が抑制された。この結果は、同
一ファミリーの中で、BEH3 は他と違う分化抑制の機能を持つことを示しており、BES1 フ
ァミリーによる維管束制御の進化を考えるうえで重要な知見を提供した。 
	  
	 なお、本論文に記載された研究は近藤侑貴、福田裕穂氏との共同研究であるが、論文提
出者が主体となって解析を行ったもので、論文提出者の寄与が十分であると判断する。 
 
	 以上、ここに得られた結果の多くは新知見であり、いずれもこの分野の研究の進展に重
要な示唆を与えるものであり、かつ本人が自立して研究活動を行うのに十分な高度の研究
能力と学識を有することを示すものである。よって、齊藤真人提出の論文は博士（理学）
の学位論文として合格と認める。 


シロイヌナズナの維管束幹細胞分化におけるBES1転写因子ファミリーの機能解析

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シロイヌナズナの維管束幹細胞分化におけるBES1転写因子ファミリーの機能解析

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