植物ホルモンが「働く場所」を操る -ジベレリンによる根の成長の仕組みを解明-

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2026-10-28 埼玉大学

埼玉大学、名古屋大学、理化学研究所などの研究チームは、植物ホルモンであるジベレリン(GA)が、植物のどの細胞で作用することによって根の成長を制御するのかを明らかにした。研究チームは、天然のGAとは異なる合成GA(sGA)と、それを特異的に認識するよう改変したGA受容体(mGID)を組み合わせ、特定の細胞層だけでGAシグナルを人工的に活性化する技術を開発した。このシステムをシロイヌナズナの根に適用した結果、根の伸長には、内部の内皮と最外層の表皮という異なる細胞層でGAシグナルが協調して働くことが重要と判明した。また、GAを合成する細胞と作用する細胞が異なる場合があり、GAが細胞間を移動して機能する可能性も示された。本技術は、植物ホルモンの作用場所を細胞レベルで解析する新たな研究基盤となり、将来的には作物の成長制御や生産性向上への応用が期待される。

植物ホルモンが「働く場所」を操る -ジベレリンによる根の成長の仕組みを解明-

<関連情報>

ジベレリンシグナル伝達の合成活性化により、根の成長の空間的協調が明らかになる Synthetic activation of gibberellin signalling reveals spatial coordination of root growth

Yuichiro Yagami, Ryotaro Yamada, Yuuma Ishikawa, Eiki Meguro, Shuhei Kusano, Kenichiro Itami, Wolf B. Frommer, Shinya Hagihara & Masayoshi Nakamura
Nature Plants  Published:22 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41477-026-02438-x

Abstract

Gibberellins (GAs) influence cell division and elongation, profoundly shaping plant architecture and yield. GA perception occurs when bioactive GAs bind the receptor GID1, promoting DELLA degradation and activating transcriptional programs. While GA signalling in the root endodermis is essential for promoting root elongation, the contributions of other layers have remained unclear. Here we developed a synthetic GA (sGA) that exhibits little or no binding to endogenous GID1, together with a modified GID1 (mGID1) engineered to selectively recognize sGA, enabling cell-specific activation of GA signalling in vivo. Using this system in Arabidopsis, we demonstrate that coordinated action of GA signalling in the endodermis and epidermis is required for full root elongation. Moreover, the distal spatial distribution of GA signalling and GA biosynthetic enzymes supports a model in which bioactive GAs are transported from GA3ox-expressing tissues to the endodermis and epidermis to coordinate root elongation. The sGA–mGID1 system provides a versatile platform for spatially precise reprogramming of hormone signalling, enabling synthetic control of developmental processes such as root–shoot growth balance, thereby advancing applications in plant synthetic biology and sustainable crop improvement.

細胞遺伝子工学
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