なぜ気孔は1対の細胞で囲まれる？ ～植物の形作りの謎に数学で迫る～

　九州大学大学院医学研究院の三浦岳教授と大学院医学系学府博士課程3年杉原圭氏の研究グループは、ワシントン大学の鳥居啓子教授および理化学研究所の遠藤高帆上級研究員らとの共同研究で、植物の気孔を形作る細胞がただ1回だけ正しく分裂してできるメカニズムを明らかにしました。
　ほとんどの植物には気孔と呼ばれるガス交換を行うための小さな孔がたくさん開いています。この気孔は元となる細胞がただ1回だけ分裂して2個1対の孔辺細胞を作ることで形成されています。これまでに、分裂の制御に関与する遺伝子の存在は知られていましたが、ただ1回の分裂を引き起こす仕組みの全貌は明らかになっていませんでした。
　今回、ワシントン大学と理化学研究所の研究グループは、バイオインフォマティクスを手掛かりに、3群からなる遺伝子ネットワークが気孔の分裂を制御していることを実験的に明らかにしました。九州大学の研究グループは、この遺伝子ネットワークの挙動を数理モデル化し、ネットワークに異常が生じた様々な変異体での細胞分裂の挙動を再現・予測しました。これらのことから、3群の遺伝子ネットワークが1回だけの分裂を制御していることが明らかになりました。植物学、バイオインフォマティクス、数理モデリングという3種の異なる分野が融合することで、植物に欠かせない気孔が1対の細胞で正しく形作られるメカニズムの一端を解明することができました。
　気孔は高校の生物でも取り上げられる一般にも馴染みの深い構造ですが、その形づくりの機構にはわかっていないことがたくさんあります。将来的に今回のような異分野融合研究によってさらに多くの根本的な形づくりの謎が明らかになっていくことが期待されます。
　この研究成果は、2018年5月8日（火）午前1時（日本時間）に、米国科学雑誌「Developmental Cell」オンライン版で発表されました。

遺伝子ネットワークの模式図