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Mechanisms for spatiotemporal periodicity and plasticity in lateral root development

Planned Research

Project AreaIntrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
Project/Area Number 19H05673
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Fukaki Hidehiro  神戸大学, 理学研究科, 教授 (80324979)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 綿引 雅昭  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70396282)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥127,530,000 (Direct Cost: ¥98,100,000、Indirect Cost: ¥29,430,000)
Fiscal Year 2023: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2022: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2021: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2020: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2019: ¥26,650,000 (Direct Cost: ¥20,500,000、Indirect Cost: ¥6,150,000)
Keywords側根発生 / オーキシン / シロイヌナズナ / 分子遺伝学 / イメージング / 器官発生 / 側根形成 / 植物ホルモン / 側根プレパターニング / 長時間広域イメージング / 側根新生周期 / Root Clock
Outline of Research at the Start

維管束植物の根は、内生・外生の要因に応じた側根形成を通じて根系構造を可塑的に構築する。側根は主根に沿って一定の間隔で作られるが、その周期性は根端付近における数千遺伝子の発現振動の総体として観測されるRoot clockに相関している。本研究では、側根新生の長時間広域発光・蛍光イメージング系や変異体・マーカー系統を画像解析、数理モデル解析、人間拡張工学と融合させ、Root clockに依存した側根形成の空間的周期性の制御とその変調機構を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Roots of vascular plants plasticly construct root system structure through lateral root development in response to endogenous and exogenous factors. In this study, developmental studies centered on imaging analysis using wild-type, various mutants, and transformants of the model plant Arabidopsis thaliana were conducted to elucidate the control mechanisms of spatiotemporal periodicity of lateral root development and the regulatory mechanisms that generate such plasticity. We identified several key factors involved in the mechanisms regulating the spatiotemporal periodicity and plasticity of lateral root development and elucidated their roles.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

側根発生の時空間的周期性の制御機構と可塑性を生み出す調節機構を理解することは、植物生理学・発生学分野の進展に大きく貢献することが期待される。本研究は、側根発生の時空間的周期性と可塑性を調節して農作物・園芸品種の根系構築パターンを改良する技術につながる点においても創造性がある。

Report

(5 results)
  • 2024 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (62 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 12 results) Presentation (39 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

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      120007028967

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      Volume: 29 Issue: 15 Pages: 2443-2454

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      10.1016/j.cub.2019.06.039

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      Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

      Volume: 116 Issue: 28 Pages: 14325-14330

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      岩田健太郎, 後藤千恵子, 福村日向丸, 近藤侑貴, 石崎公庸, 深城英弘
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2ペプチド低感受性変異体toti1の解析2021

    • Author(s)
      間宮章仁, 雨川智美, 豊倉浩一, 青木優佳, 郷達明, 近藤侑貴, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ側根形成を抑制するTOLS2 ペプチドに対する応答異常変異体の探索と解析2021

    • Author(s)
      前原菜々子, 間宮章仁, 後藤千恵子, 郷達明, 近藤侑貴, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カリウムイオン排出チャネル GORKを介した根の成長・発生制御機構の解析2021

    • Author(s)
      井手大輔, 西丸陸, 青木優佳, 豊倉浩一, 郷達明, 近藤侑貴, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 側根形成能が顕著に低下するシロイヌナズナの変異体 fewer roots (fwr)のサプレッ サー変異体 fewer roots suppressor 1(fsp1)の解析2021

    • Author(s)
      後藤千恵子, 池上聡, 郷,達明, 笠原博幸, 近藤侑貴, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 発光レポーター遺伝子を用いた側根プレパターニング変異体の単離と解析2021

    • Author(s)
      小笹綾香, 後藤千恵子, 郷 達明, 近藤侑貴, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanisms of auxin-regulated lateral root formation2020

    • Author(s)
      Hidehiro Fukaki
    • Organizer
      International Webinar Series "From Cellular Dynamics to Morphology"
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 側根形成を負に制御するTOLS2 ペプチド応答性が変化する変異体の解析2020

    • Author(s)
      西丸陸, 青木優佳, 豊倉浩一, 篠田明徳, 郷達明, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 発光レポーター遺伝子を用いた側根プレパターニング変異体の単離と解析2020

    • Author(s)
      小笹綾香, 郷達明, 石崎公庸, 三村徹郎, 深城英弘
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 側根形成におけるオーキシン作用の二面性2020

    • Author(s)
      深城英弘
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] TOLS2/PIPL3 peptide-RLK7 receptor cascade regulates lateral root spacing during Arabidopsis lateral root founder cell formation2019

    • Author(s)
      Hidehiro Fukaki
    • Organizer
      第23回国際植物生長物質会議
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] レポーター遺伝子を用いたシロイヌナズナ側根プレパターニング機構の解析2019

    • Author(s)
      小笹 綾香, 郷 達明, 石崎 公庸, 三村 徹郎, 深城 英弘
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] TOLS2ペプチドによる側根形成 関連遺伝子の発現制御に異常を示す変異体の解析2019

    • Author(s)
      西丸 陸, 青木 優佳, 豊倉 浩一, 篠田 明徳, 郷 達明, 石崎 公庸, 三村徹郎, 深城 英弘
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Book] 三訂版「植物の科学」2021

    • Author(s)
      塚谷裕一, 荒木崇, 深城(担当:共著,範囲:3.発生・成長(1):植物の体制と胚発生、5.発生・成長(3):根)
    • Total Pages
      314
    • Publisher
      放送大学教育振興会
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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 神戸大学大学院理学研究科生物学専攻・深城研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-fukaki/fukaki/fukaki_laboratory.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 神戸大学大学院理学研究科生物学専攻・理学部生物学科ウェブサイト(教員紹介)

    • URL

      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/fsci-biol/faculty/fukaki.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 新学術領域研究「植物の周期と変調」

    • URL

      https://plant-periodicity.org

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Published: 2019-07-04   Modified: 2026-01-16  

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