花をつくる新メカニズム「フロリゲン・リレー」の発見

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2025-12-22 横浜市立大学

横浜市立大学木原生物学研究所と名古屋大学を中心とする研究グループは、植物が花をつくる新しい仕組み「フロリゲン・リレー」を発見した。世界三大穀物の一つであるイネを用い、3Dイメージングや蛍光可視化、シングルメリステムRNA-seq解析により、フロリゲンHd3aが茎頂メリステム中央に集積し、そこで“第二のフロリゲン”OsFTL1の発現を誘導することを明らかにした。OsFTL1はメリステム全体に広がり、花成遺伝子群を活性化することで花づくりを進行させる。また、細胞分裂を促す植物ホルモン・サイトカイニンがOsFTL1を抑制することも示され、両者が拮抗的に花成を制御する新たな空間的制御機構が示唆された。本成果は花成制御の理解を飛躍的に深め、作物の収量向上や品種改良への応用が期待される。

花をつくる新メカニズム「フロリゲン・リレー」の発見
図1 フロリゲン・リレーのしくみ。イネのフロリゲンHd3aは葉で作られた後、茎の先端に位置する茎頂メリステム*2まで運ばれ、そこを花序メリステムへと切り替える。フロリゲンHd3aはメリステムの中央部分まで到達した後、そこで”第二のフロリゲン” OsFTL1の発現を活性化する。OsFTL1がメリステム全体に広がることで、花の発生が進む

<関連情報>

フロリゲンとサイトカイニンシグナル伝達は、FLOWERING LOCUS T-LIKE1を拮抗的に制御し、イネの花序発達を促進するフロリゲンリレーを駆動する Florigen and cytokinin signaling antagonistically regulate FLOWERING LOCUS T-LIKE1 to drive a florigen relay that facilitates inflorescence development in rice

Moeko Sato, Yuki Sakamoto, Mari Tanaka, Jun Ito, […] , and Hiroyuki Tsuji
Science Advances  Published:19 Dec 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adv1424

Abstract

Plant reproductive development involves a series of transitions, with the shoot apical meristem (SAM) transitioning into the inflorescence meristem (IM) and then the floral meristem (FM). In rice (Oryza sativa), the florigens Heading date 3a (Hd3a) and RICE FLOWERING LOCUS T1 play central roles in these transitions. The plant hormones auxin and cytokinin shape the morphologies associated with each transition, but little is known about the factors that integrate florigen function with phytohormone signaling during these transitions. Here, we show that in rice, Hd3a activates the transcription of FT-LIKE1 (OsFTL1), which encodes a mobile FT-like protein that promotes the transition from the IM to the FM, whereas cytokinin signaling suppresses its transcription. We performed single-cell resolution three-dimensional imaging to elucidate the spatiotemporal distribution of Hd3a, cytokinin, and auxin signaling during the SAM-to-IM and IM-to-FM transitions, finding that Hd3a accumulation and cytokinin signaling occupy opposite domains in the IM. Hd3a accumulated at the center of the meristem and activated the OsFTL1 promoter, while OsFTL1 was present throughout the IM, suggesting that a “florigen relay” consisting of Hd3a from the leaves moves to the SAM and induces OsFTL1 expression within the SAM. We propose an antagonistic mechanism mediated by Hd3a and cytokinin that modulates the abundance of OsFTL1 and thus regulates reproductive development in rice.

細胞遺伝子工学
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