由金澤大學理工研究領域的助教小藤累美子、原研究生藤原彩花、基礎生物學研究所生物演化研究部門的助教石川雅樹、教授長谷部光泰、大阪大學研究生院理學研究科的副教授藤本仰一、研究生鐮本直也、美國杜克大學教授菲利普·N·本菲等人組成的國際共同研究團隊宣佈，使用苔蘚植物之一的「小立碗蘚」，透過操縱每個細胞的分裂方向，使作爲從土壤細菌侵入陸地植物祖先基因體DNA的GRAS家族成員的3種基因，在特定細胞上發生了平周分裂，並製造出可以使植物登上陸地的水輸導組織（導管等）。
圖 決定細胞分裂方向的結構演化程序（供圖：基礎生物學研究所）
陸地植物透過平周分裂，形成像輸導組織等具有與陸地環境相適應的有一定厚度的結構。雖然可以認爲平周分裂已經成爲推動植物登上陸地的動力之一，但在植物的演化程序中，平周分裂的發生機制尚未判明。
苔蘚植物「小立碗蘚」的葉子中間有平周分裂形成的輸導組織。研究團隊發現，在擬南芥上控制平周分裂、作爲GRAS家族成員的SHR基因也存在於小立碗蘚中，並對其基因的作用展開了調查。結果表明，在嫩葉的不發生平周分裂的細胞上，雖然一直存在由SHR基因所產生的SHR蛋白質，但在發生平周分裂的中間兩排細胞中則不存在SHR蛋白質。
另一方面，如果不透過基因操作來消除SHR基因以阻止其製造SHR蛋白質的話，在原本不發生平周分裂的細胞上就會開發端生平周分裂。相反，如果讓SHR基因在全部細胞中都發揮作用的話，就會變成僅由單層細胞所構成的葉子，而且葉子中間的細胞上也不會發生平周分裂、且沒有中肋（位於葉片中央較粗的一條葉脈）。由此可知，SHR基因在特定細胞上時而發揮作用時而不發揮作用的機制，對於中肋的形成而言是必要的。
研究還發現，同爲GRAS家族成員的SCR基因和LAS基因調節了SHR基因的作用。當透過基因操作破壞SCR基因時，SHR基因在應該形成葉片的細胞上將不再發揮作用，並且會發生平周分裂，導致中肋變粗；另一方面，當破壞LAS基因時，SHR基因就會開始在中間兩排細胞上發揮作用，從而導致中肋無法形成。
研究表明，像這樣透過製造在SHR基因、SCR基因、LAS基因體合後會發生平周分裂的細胞和不會發生平周分裂的細胞，可以在葉子中間形成内部具有輸導組織且具有一定厚度的中肋，同時在葉子兩側，可以朝着增加葉子面積的方向使其產生分分裂化。
小藤助教表示，「今後透過研究GRAS基因的作用，將爲我們提供線索去探明植物的多種形態是如何演化而來。此外，透過調節這一基因的作用機制，我們將有可能製造出改變其形態厚度的作物等」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）
論文：GRAS transcription factors regulate cell division planes in moss overriding the default rule
DOI：doi.org/10.1073/pnas.2210632120
