由金泽大学理工研究领域的助教小藤累美子、原研究生藤原彩花、基础生物学研究所生物进化研究部门的助教石川雅树、教授长谷部光泰、大阪大学研究生院理学研究科的副教授藤本仰一、研究生镰本直也、美国杜克大学教授菲利普·N·本菲等人组成的国际共同研究团队宣布，使用苔藓植物之一的“小立碗藓”，通过操纵每个细胞的分裂方向，使作为从土壤细菌入侵陆地植物祖先基因组DNA的GRAS家族成员的3种基因，在特定细胞上发生了平周分裂，并制造出可以使植物登上陆地的水输导组织（导管等）。
图 决定细胞分裂方向的结构进化过程（供图：基础生物学研究所）
陆地植物通过平周分裂，形成像输导组织等具有与陆地环境相适应的有一定厚度的结构。虽然可以认为平周分裂已经成为推动植物登上陆地的动力之一，但在植物的进化过程中，平周分裂的发生机制尚未判明。
苔藓植物“小立碗藓”的叶子中间有平周分裂形成的输导组织。研究团队发现，在拟南芥上控制平周分裂、作为GRAS家族成员的SHR基因也存在于小立碗藓中，并对其基因的作用展开了调查。结果表明，在嫩叶的不发生平周分裂的细胞上，虽然一直存在由SHR基因所产生的SHR蛋白质，但在发生平周分裂的中间两排细胞中则不存在SHR蛋白质。
另一方面，如果不通过基因操作来消除SHR基因以阻止其制造SHR蛋白质的话，在原本不发生平周分裂的细胞上就会开始发生平周分裂。相反，如果让SHR基因在全部细胞中都发挥作用的话，就会变成仅由单层细胞所构成的叶子，而且叶子中间的细胞上也不会发生平周分裂、且没有中脉（位于叶片中央较粗的一条叶脉）。由此可知，SHR基因在特定细胞上时而发挥作用时而不发挥作用的机制，对于中脉的形成而言是必要的。
研究还发现，同为GRAS家族成员的SCR基因和LAS基因调节了SHR基因的作用。当通过基因操作破坏SCR基因时，SHR基因在应该形成叶片的细胞上将不再发挥作用，并且会发生平周分裂，导致中脉变粗；另一方面，当破坏LAS基因时，SHR基因就会开始在中间两排细胞上发挥作用，从而导致中脉无法形成。
研究表明，像这样通过制造在SHR基因、SCR基因、LAS基因组合后会发生平周分裂的细胞和不会发生平周分裂的细胞，可以在叶子中间形成内部具有输导组织且具有一定厚度的中脉，同时在叶子两侧，可以朝着增加叶子面积的方向使其产生分裂变化。
小藤助教表示，“今后通过研究GRAS基因的作用，将为我们提供线索去探明植物的多种形态是如何进化而来。此外，通过调节这一基因的作用机制，我们将有可能制造出改变其形态厚度的作物等”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）
论文：GRAS transcription factors regulate cell division planes in moss overriding the default rule
DOI：doi.org/10.1073/pnas.2210632120
