樹木培養細胞からの管状要素誘導系を用いた二次木部形成機構に関する研究

• Project/Area Number: 12J02976
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 木質科学
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 山岸 祐介 東京農工大学, 大学院連合農学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 二次木部 / ポプラ / 管状要素 / ブラシノライド / in vitro / 培養細胞 / 微小管 / 二次壁

Research Abstract

本研究の目的は二次木部細胞壁形成における細胞骨格のはたらきの解明であり、本年度はin vitroで二次木部の管状要素の特徴をもつ細胞へと分化させる新たなモデル実験系の開発を前年度に引き続き行った。これまでの採用者の研究では、交雑ポプラ(Populus sieboldii × P. grandidentata)培養細胞を低濃度のブラシノライド添加培地へと移植することで、誘導開始から12日目より管状要素様の細胞が観察され始めることがこれまで明らかにされていたが、管状要素に分化する細胞の割合は従来の誘導系と比較して高くはなく、解析の効率を高めるために更なる誘導率の向上が望まれた。そこで、前年度までの誘導条件に細胞の乾燥処理を組み合わせることで管状要素様細胞の誘導率の向上を図った。乾燥処理はクリーンベンチ内においてプラスチックシャーレ上に継代培養時期のカルスを移した後、それぞれ0,30,90,120,180,480分ずつ気乾することで行った。乾燥処理期間の温度は20±1℃、湿度は25±3%であった。乾燥処理後、カルスを継代培地と同組成の培地、植物成長調節物質を除いた培地、およびブラシノライドを1μM添加した培地の培地に移した。乾燥処理期間が長くなるにつれ細胞の色調は黄白色から白色に変化し、乾燥処理を180分以上行った条件では顕著なカルスの収縮が認められた。実験開始の時点では、すべての条件で培養細胞中に管状要素は観察されなかった。実験開始28日経過時点での観察では一部の条件で管状要素が観察された。誘導培地にブラシノライドを1μM添加した培地を用いた条件でのみ、乾燥処理によって有為に管状要素面積率の向上が認められた。最も高い管状要素面積率の値を示したのは乾燥処理を90分間行った後ブラシノライドを1μM添加した培地で行う条件であり(27.2±10.7%)、他の条件に対して有為に誘導率が高かった。以上の事から、乾燥処理によって更なる分化率の向上が行えることが明らかになった。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] In vitro induction of secondary xylem-like tracheary elements in calli of hybrid poplar (Populus sieboldii × P. grandidentata) (2013)
  • Author(s): Yamagishi, Y., Yoshimoto, J., Uchiyama, H., Nabeshima, E., Nakaba, S., Watanabe, U., Funada, R.
  • Journal Title: Planta Volume: 237 Issue: 4 Pages: 1179-1185
  • DOI: 10.1007/s00425-013-1839-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tracheary elements that resemble secondary xylem in calli derived from the conifers (2012)
  • Author(s): Yamagishi Y, Sato T, Uchiyama H, Yoshimoto J, Nakagawa R, Nakaba S, Kubo T, Funada R
  • Journal Title: Journal of Wood Science Volume: 58 Issue: 6 Pages: 557-562
  • DOI: 10.1007/s10086-012-1288-0
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 樹木培養細胞からの新規管状要素分化誘導系を用いた細胞骨格の動的解析 (2014)
  • Author(s): 山岸祐介
  • Organizer: 第64回日本木材学会大会組織と材質研究会シンポジウム「若手研究者による木材細胞生物学最前線」
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県)
  • Year and Date: 2014-03-15
  • Invited
• [Presentation] 交雑ポプラ培養細胞からの管状要素分化に対する乾燥処理の影響 (2014)
  • Author(s): 山岸祐介、北村 圭、吉本靖東、渡辺宇外、半 智史、船田良
  • Organizer: 第64回日本木材学会大会
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県)
  • Year and Date: 2014-03-13
• [Presentation] Dynamic behavior of microtubules in differentiating secondary xylem like tracheary elements in vitro (2013)
  • Author(s): Yamagishi Y, Uchiyama Y, Yoshimoto J, Nakaba S, Watanabe U, Funada R.
  • Organizer: The 8th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
  • Place of Presentation: Intemational Conference Hotel (Nanjing, China)
  • Year and Date: 2013-08-20
• [Presentation] 交雑ポプラ培養細胞から誘導された管状要素の有縁壁孔形成過程における表層微小管の経時観察 (2013)
  • Author(s): 山岸祐介、吉本靖東、佐藤武尚、半 智史、早乙女順一、久保隆文、船田 良
  • Organizer: 第63回日本木材学会大会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] Cellular biology of secondary xylem differentiation in trees- the role of cytoskeleton in the pattern formation of cell wall - (2013)
  • Author(s): Yusuke YAMAGISHI, Hiromu UCHIYAMA, Joto YOSHIMOTO, Shahanara BEGUM, Widyanto Dwi NUGROHO, Ugai WATANABE, Satoshi NAKABA and Ryo FUNADA
  • Organizer: Cellular mechanism of growth and xylem differentiation in trees
  • Place of Presentation: Gwanju(招待講演)
  • Year and Date: 2013-02-22
• [Presentation] In vitro induction of secondary xylem like tracheary elements from hybrid poplar cultured cells (2012)
  • Author(s): Yusuke YAMAGISHI, Hiromu UCHIYAMA, Joto YOSHIMOTO, Satoshi NAKABA, Ugai WATANABE, Ryo FUNADA
  • Organizer: IUFRO CONFERENCE DIVISION5
  • Place of Presentation: Lisbon
  • Year and Date: 2012-07-12