独立行政机构国立产业技术综合研究所[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）生物过程研究部[研究部主任镰形洋一]日本产业技术研究院特别研究员大岛芳美、首席研究员光田信隆等植物功能控制研究组与国立农业食品研究机构（会长：堀江武）（以下简称“NARO”）花卉研究所[所长：村上百合子]合作，覆盖植物表面角质层我们发现了一个调控基因，它是形成的关键。
角质层是一种脂质聚合物，赋予植物表面光泽。它形成于最外层表面，保护植物免受风、雨、干燥、紫外线和病原体等外部环境的影响。这次，我们将检查促进角质层形成的基因MYB106、MYB16研究还发现，这些调控基因控制的角质层形成与组织形成和细胞伸长有关。
这些基因产生的蛋白质参与调节多个基因的功能转录控制因子通过使用转录控制因子，可以同时改变许多基因的功能。蜡会更容易和植物表面的形状，预计它有许多应用，例如赋予抗逆性和抗病性，创造有用的产蜡作物，以及开发具有改善花瓣质地的花卉。
该研究成果详细发表于2013年5月24日（美国东部时间）的美国科学杂志《植物细胞''将以网络版形式发布。 （DOI：101105/tpc113110783）
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| 角质层形成发生改变的植物表面（照片：拟南芥） |
植物是重要的资源，自古以来就被用作衣食住行的材料，并作为园林植物为人们提供疗愈作用。此外，近年来，草药、生物燃料、工业材料等植物源药物和材料受到关注，其用途正在扩大。植物蜡是角质层的成分之一，广泛用于化妆品、食品、润滑油、油漆、燃料等。此外，覆盖在植物表面的角质层在防干燥和避光方面发挥着重要作用，因为它在赤道附近、干旱地区和旱季的植物中生长较厚，但由于其成分的复杂性，育种它尚未成为特征的目标。然而，随着分子生物学的最新进展，如果能够鉴定出角质层形成的关键调控基因，则有望为开发抗病和环境胁迫的植物、生产有用的蜡以及开发具有改善质地的花朵等应用打开大门。
在AIST，我们一直在进行植物基因，特别是综合控制多种基因功能的转录控制因子的研究，旨在将其应用于工业材料、药品、食品生产等。2010 年 3 月 16 日、2011 年 3 月 11 日、2012 年 11 月 19 日 AIST 新闻稿）。通过这些研究开发嵌合阻遏物沉默方法（CRES-T方法）并建成转录控制因子库是一种通用工具，已在世界各国用于转录调控因子的基础和应用分析。除了开发通用工具外，AIST 还对涉及植物形状、大小和物质生产等各种现象的个体转录控制因子进行研究。这次，我们对控制植物表面物质产生和形状的机制进行了研究。
该研究得到了国家农业食品研究机构生物产业技术研究支援中心创新创造基础研究推进项目（前沿研究总体框架）“基于CRES-T法的花卉先进性状控制技术的实际应用”（2010财年）的资助。
自从植物从水中着陆以来，角质层就保护它们免受大气环境的影响。蜡或古晋分泌到植物表面形成角质层，防止水分从内部蒸发，排斥外部水分，保护植物免受强光和病原体的侵害。它还充当组织之间的润滑剂，以防止植物长出新叶和花时的组织粘连。因此，响应组织和细胞的伸长以及外部环境的变化而分泌它对于植物生长至关重要（图1）。
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| 图1涉及植物角质层的现象示例 |
这次是模型植物拟南芥，我们发现了促进角质层形成的转录调节因子MYB106和MYB16。这些转录调节因子是密切相关的蛋白质，它们都是增加角质层蜡和角质分泌的因子。当利用基因工程技术在拟南芥中过量产生MYB106和MYB16时，可以增加叶子中角质层蜡的产量。关于 MYB106蓝猪草生产过量，也能获得类似的结果。相反，当MYB106和MYB16的功能受到抑制时，角质层蜡显着减少，组织在生长过程中变得粘在一起。在这两种转录调节因子中，MYB106 是另一种已知的转录调节因子，它可以增加角质层蜡和角质的分泌（WIN1/SHN1），并且发现它们共同作用以促进角质层形成（图2）。
另一方面，MYB106 和 MYB16 是转录控制因子 (混合），在本研究中我们也从这个角度进行了详细的研究。结果表明，抑制这两种转录调节因子的功能或过量产生它们不仅会导致角质层蜡质产量减少或增加，还会导致表皮细胞形态发生不完整。这首次证明植物表面的细胞形状和表面角质层的形成是以相互关联的方式调节的。
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| 图2 表面角质层和细胞形状的控制 |
未来，我们将开发通过部分增强或抑制MYB106、MYB16和WIN1/SHN1的功能来改变植物的环境胁迫耐受性和表面形态的技术，并将其应用于实际的作物育种中。此外，通过操纵这三个广泛影响蜡和角质合成的脂质代谢途径的因素，我们希望开发出植物蜡和有用脂质的人工大规模生产系统。