| Project Area | Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development |
|---|
| Project/Area Number |
19H05670
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Biological Sciences
|
|---|
| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
NAKAJIMA Keiji 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80273853)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 貴志 基礎生物学研究所, 細胞動態研究部門, 教授 (10311333)
植田 美那子 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20598726)
望月 敦史 京都大学, 医生物学研究所, 教授 (10304726)
近藤 洋平 名古屋大学, One Medicine 生命-創薬共創プラットフォーム, 特任講師 (00724444)
稲見 昌彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00345117)
遠藤 求 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80551499)
深城 英弘 神戸大学, 理学研究科, 教授 (80324979)
河内 孝之 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056)
小田 祥久 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30583257)
塚谷 裕一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90260512)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥278,590,000 (Direct Cost: ¥214,300,000、Indirect Cost: ¥64,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥32,630,000 (Direct Cost: ¥25,100,000、Indirect Cost: ¥7,530,000)
Fiscal Year 2022: ¥39,260,000 (Direct Cost: ¥30,200,000、Indirect Cost: ¥9,060,000)
Fiscal Year 2021: ¥32,630,000 (Direct Cost: ¥25,100,000、Indirect Cost: ¥7,530,000)
Fiscal Year 2020: ¥39,260,000 (Direct Cost: ¥30,200,000、Indirect Cost: ¥9,060,000)
Fiscal Year 2019: ¥134,810,000 (Direct Cost: ¥103,700,000、Indirect Cost: ¥31,110,000)
|
|---|
| Keywords | 植物発生 / 周期性 / 細胞動態 / 数理解析 / 人間拡張工学 / 画像解析 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
植物は一生を通じて器官や組織を作り続けながら成長する。このような特性に起因して、植物の形態には固有の周期性が現れる。植物の周期形態は遺伝的プログラムや環境変化といった、内的・外的因子により変化し、植物はこれを積極的に利用することで、器官のかたちや細胞の機能を変化させる。植物の形態や成長に現われるこのような「可塑的な周期性」は、植物個体の内部に潜在する未知の周期性とその変調に起因すると考えられるが、周期の実体やそれが形態へ現れる仕組みは不明である。本新学術領域では、植物科学者・情報科学者・理論生物学者が密接に連携して共同研究を展開し、周期と変調の視点から植物の発生原理を解明する。
|
| Outline of Final Research Achievements |
Plants grow by forming new tissues and organs, generating periodic, repeated structures. The number, size, and frequency of these repeating units can flexibly change in response to environmental conditions and genetic information, playing a crucial role in plant adaptation. Optimizing such periodic structures is a major goal in crop breeding, and understanding their genetic regulation is essential for improving plant productivity.This research area promoted interdisciplinary approaches integrating informatics and mathematical biology to elucidate the formation and modulation mechanisms of periodic plant morphology. Microscopic dynamic changes were captured using high-resolution live imaging and analyzed with AI-based methods. Mathematical modeling was employed to deepen our understanding of the principles underlying periodic pattern formation and modulation. The results highlighted the potential of interdisciplinary research to transform studies in plant developmental biology.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、植物の成長に伴って生じる周期的な形態（周期形態）と、その環境応答的な変調機構を解明することで、植物の発生原理に新たな視点を提供した。これは、植物の形態制御に関する基礎的理解を飛躍的に深めるとともに、作物育種やバイオマス生産などの応用にもつながる重要な知見である。さらに、情報学・数理生物学と連携した学際的手法により、高精細ライブイメージングの解析やモデリングを通じた新しい研究スタイルを確立し、生物学研究の変革にも寄与した。
|
