植物の根毛側面に細胞壁成分を輸送する経路を発見 ～根毛はなぜ細長い形を維持できる？～

【ポイント】

　植物の根毛は、細長い形状を維持しながら伸長します。これは、先端が伸長すると同時に、根毛側面部分は、
二次細胞壁が形成されることで、その膨張が抑制されるためです。しかしながら、根毛側面に二次細胞壁成分を
輸送する分子機構については、全く明らかになっていませんでした。この度、京都府立大学の平野朋子准教授、
佐藤雅彦教授らを中心とした共同研究グループ＊は、モデル植物シロイヌナズナを用いて、根毛の側面部分に二
次細胞壁成分を輸送し、根毛側面を硬くすることで、根毛が細長く真っ直ぐ伸びながら、その形を維持する仕組
みを解明しました。
　今後、この仕組みを活用して、側面強度を増強した長い根毛を持つ植物体を作出するなど、栄養源が乏しい土
壌中から効率よく栄養を吸収できる植物体を開発できる可能性があります。

【概要説明】

　植物の根の表皮細胞は、「根毛」を形成する細胞（根毛細胞）と形成しない細胞（非根毛細胞）が交互に
配列しています。「根毛」は、根毛細胞の一部が突き出て管状に伸びた構造で、根の表面積を大きくして
土壌中の水や養分を吸収する役割があります。

　根毛細胞が均等に伸長した場合、風船状に膨らみますが（図１）、実際の根毛は、先端部分が伸びると同時に根毛の側面部分の拡大を抑制するために、細長い管状構造を形成しています。また、土の抵抗に逆らって破けず細長く伸びるために、側面を非常に硬くしています。このような硬い根毛側面には、二次細胞壁が形成されていますが、二次細胞壁成分を輸送する分子機構については、全く不明でした。

　今回、京都府立大学を中心とする共同研究グループは、モデル植物シロイヌナズナを用いて、根毛の「先端成長のための物質輸送ルート」と「側面の硬化と成長抑制のための物質輸送ルート」が存在することを発見しました。さらに、これらのルートの担い手は、前者が、SYP132，VAMP721 の複合体と、SYP123，VAMP721 の複合体で、後者が、SYP123 とVAMP727 の複合体であることも突き止めました（図２）。

【論文情報】

本研究成果は、国際学術誌 “The Plant Cell”に 2023 年9 月15 日にオンライン掲載されました。
論文タイトル：The SYP123-VAMP727 SNARE complex is involved in the delivery of secondary cell wall
components for hardening the root hair shank in Arabidopsis
著者：Tomoko Hirano, Kazuo Ebine, Takashi Ueda, Takumi Higaki, Takahiro Watanabe-Nakayama, Hiroki Konno,
Hisako Takigawa-Imamura, and Masa H. Sato
doi.org/10.1093/plcell/koad240

【詳細】　プレスリリース（PDF635KB）

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