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Periodicity of cell membrane domains and its modulation leading to plant cell wall patterns

Planned Research

Project AreaIntrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
Project/Area Number 19H05677
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 InstitutionNagoya University (2021-2024)
National Institute of Genetics (2019-2020)

Principal Investigator

Oda Yoshihisa  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30583257)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥75,140,000 (Direct Cost: ¥57,800,000、Indirect Cost: ¥17,340,000)
Fiscal Year 2023: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2019: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
Keywords細胞骨格 / 細胞壁 / 道管 / 細胞膜ドメイン / 微小管 / 液液相分離 / 細胞膜 / Gタンパク質
Outline of Research at the Start

植物の体は様々なタイプの細胞が積み重なるようにして作られている。このような植物の組織の成長はそれぞれの細胞における細胞壁の沈着の仕方に大きく依存している。研究代表者はこれまでに植物体内で水を運ぶ役割を担う道管の細胞をモデルとして細胞壁の沈着の仕方を制御する仕組みを明らかにしてきた。その一方で細胞壁の沈着の仕方が一様にあるいは多様に制御される仕組みや、周辺の細胞と協調的に細胞壁の沈着の仕方を調節する仕組みほどんど分かっていない。本研究では道管の細胞に周期的な構造が生じる過程を解析し、細胞の自律的・協調的に細胞壁の沈着の仕方を制御する仕組みを明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Plant cells are structurally supported by their cell walls and adopt distinct shapes and functions depending on the cell type. Xylem vessel cells, which conduct water, undergo programmed cell death during which cortical microtubules beneath the plasma membrane are locally depolymerized. This localized microtubule disassembly suppresses cell wall deposition in specific regions, resulting in a periodic pattern of secondary wall thickenings. In this study, we discovered a novel mechanism in which the MIDD1 protein forms condensates through liquid-liquid phase separation (LLPS)-like behavior and induces localized microtubule depolymerization, thereby generating the periodic pattern of wall deposition. This work provides new insights into the involvement of LLPS in regulating cell wall architecture and represents a significant advance in our understanding of plant tissue patterning and cell wall formation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた結果は、細胞壁の制御にLLPSが関与する新たな知見をもたらし、植物の組織形成や細胞壁制御機構の理解において画期的な成果である。この知見は他の真核生物における微小管制御の理解にも貢献する可能性がある。また、この微小管制御機構は、植物の細胞壁形成を人為的に調節する新たな手法の開発への応用や、道管の操作により乾燥ストレスに強い作物の開発への応用が可能になると考えられる。この知見は、細胞骨格の動態制御や細胞内構造の形成に関する基礎研究の深化だけでなく、バイオテクノロジー分野での応用展開にも寄与することも期待される。

Report

(6 results)
  • 2024 Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (49 results)

All 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 8 results) Presentation (37 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 11 results)

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

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