コケ植物が環境に応じて隣同士の細胞間コミュニケーションを制御する新たな仕組みを発見~環境悪化にともない、ストレスホルモン、アブシジン酸が細胞壁にあく多数の小さな孔の形成を抑制~

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2025-05-13 北海道大学,東京農業大学,埼玉大学

北海道大学理学研究院の研究チームは、コケ植物が環境ストレスに応じて細胞間の情報伝達を調節する新たな仕組みを発見しました。植物ホルモン「アブシジン酸(ABA)」が、細胞壁にある微細な孔「原形質連絡(PD)」の形成を抑制し、その密度を低下させることを世界で初めて明らかにしました。さらに、ABAシグナル伝達経路の主要因子や転写因子がPDの数や透過性の制御に関与することも解明されました。この成果は、植物がストレス環境下で成長のバランスを取る高度な適応戦略の一端を示すものであり、乾燥や塩害に強い作物の開発にもつながる重要な基礎知見となります。研究成果は、2025年5月7日付で『Science Advances』誌に掲載されました。

コケ植物が環境に応じて隣同士の細胞間コミュニケーションを制御する新たな仕組みを発見~環境悪化にともない、ストレスホルモン、アブシジン酸が細胞壁にあく多数の小さな孔の形成を抑制~

原形質連絡の構造

<関連情報>

アブシシン酸シグナルは、植物の細胞間コミュニケーションに関わる一次原形質連絡の密度を制御する Abscisic acid signaling regulates primary plasmodesmata density for plant cell-to-cell communication

Chiyo Jinno, Ken Fujisaki, Izumi Yotsui, Motoki Ouchi, […] , and Tomomichi Fujita
Science Advances  Published:7 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adr8298

Abstract

Cell-to-cell communication is essential for multicellular organisms. Plasmodesmata (PD) are plant-specific nanopore structures pivotal for cell-to-cell communication and plant survival. However, how PD form and their structure, regulation, and evolution remain largely unknown. Here, we demonstrate that the exogenous supply of abscisic acid (ABA), a well-conserved phytohormone in land plants, reduces primary PD density in the moss Physcomitrium patens. This regulation requires all core components of the ABA signaling pathway. Furthermore, we reveal that ABA-INSENSITIVE 5, a well-conserved transcription factor in the ABA signaling pathway of land plants, plays a pivotal role in PD density regulation, whereas ABA-INSENSITIVE 3 does not. Our findings show that the ABA-induced reduction in primary PD density is mediated by these ABA-responsive factors in P. patens. Considering previous reports on ABA-dependent PD regulation in both moss and angiosperms, we propose that the ABA-mediated control of PD biogenesis and permeability represents a conserved mechanism in land plants, with critical implications for cell-to-cell communication and stress adaptation.

生物工学一般
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