細胞骨格および液胞による植物の成長軸のモデル解析

• Project/Area Number: 15031209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 馳澤 盛一郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40172902)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2004: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2003: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 微小管 / 液胞 / GFP / タバコBY-2細胞 / シロイヌナズナ培養細胞 / 管状要素 / TVM / SSR

Research Abstract

今年度の成果
1)タバコBY-2細胞の細胞質分裂に伴う液胞膜系と小胞輸送系の解析
本研究では液胞膜の観察系として、GFP-AtVam3pを恒常的に発現するタバコBY-2細胞の形質転換株BY-GV7を確立するとともに、連続光学切片から立体再構築を行なうプログラムSSR(stereo-structure reconstructor)を開発し、M期において分裂装置の周囲にチューブ状の液胞膜の構造TVM(tubular structure of vacuolar membrane)を見出した。スピニングディスクCLSMによる高速撮影より、このTVMは細胞板形成により切断された後、さらに細胞板近傍に集積することが分かった。蛍光色素FM4-64により液胞への膜輸送系を可視化したところ、FM4-64は細胞板に一過的に蓄積し、フラグモプラスト微小管の崩壊後に消失すること、これと並行して、TVMにおけるFM4-64の蛍光が増加することも明らかになった。これらの解析から、細胞板が成熟する過程で使用された液胞膜成分がTVMにより回収されている可能性を示唆した。
2)シロイヌナズナ培養細胞の管状要素分化における微小管の機能の解析
本研究では、二次壁形成時の微小管の動態を経時観察すべく、GFP-tubulinを恒常的に発現させたシロイヌナズナの懸濁培養細胞AC-GT13を作成し、この細胞を用いて分化率が約30%に達する管状要素の分化誘導系を独自に開発してきた。この実験系における二次壁形成に伴う微小管の経時観察より、二次壁形成に先立って微小管が束化し、形成された二次壁の直下に存在するようになること、二次壁肥厚に伴い、微小管の束は二分して二次壁を挟み込む様に二次壁の縁に沿った位置に移動し、プログラム細胞死が起こる前に微小管束が消失することなどが観察され、二次壁形成を通した微小管の動態が明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Cell cycle dependence of elicitor-induced signal transduction in tobacco BY-2 cells. (2005)
  • Author(s): 門田 康弘
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 46 Pages: 156-165
• [Journal Article] Regulation of secondary cell wall development by cortical microtubules during tracheary element differentiation in Arabidopsis cell suspension. (2005)
  • Author(s): 小田 祥久
  • Journal Title: Plant Physiology 137(印刷中)
• [Journal Article] Decision of spindle poles and division plane by double preprophase bands in a BY-2 cell line expressing GFP-tubulin. (2005)
  • Author(s): 米田 新
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 46(印刷中)
• [Journal Article] Disruption of actin microfilaments causes cortical microtubule disorganization and extra-phragmoplast formation at M/G_1 interface in synchronized tobacco cells. (2004)
  • Author(s): 米田 新
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 45 Pages: 761-769
• [Journal Article] Dynamic behavior microtubules and vacuoles at M/G_1 interface observed in living BY-2 cells. (2004)
  • Author(s): 熊谷 史
  • Journal Title: Biotechnology in Agriculture and Forestry 53 Pages: 81-97
• [Journal Article] Crosstalk between elicitor-induced cell death and cell cycle regulation in tobacco BY-2 cells. (2004)
  • Author(s): 門田 康弘
  • Journal Title: The Plant Journal 40 Pages: 131-142
• [Journal Article] Inhibition of proteasome by MG-132 treatment causes extra phragmoplast formation and cortical microtubule disorganization during M/G_1 transition in synchronized tobacco cel (2004)
  • Author(s): 岡 真慶
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 45 Pages: 1623-1632
• [Publications] 熊谷 史: "γ-Tubulin distribution during cortical microtubule reorganization at the M/G_1 interface in tobacco BY-2 cells."European Journal of Cell Biology. 82. 43-51 (2003)
• [Publications] 植田 勝巳: "Development and disintegration of phragmoplasts and postmitotic MTs in living cultured cells of a GFP-TUA6 transgenic Arabidopsis thaliana plant."Protoplasma. 220. 111-118 (2003)
• [Publications] 米田 新: "Origin of cortical microtubules organized at M/G_1 interface: Recruitment of tubulin from phragmoplast to nascent microtubules."European Journal of Cell Biology. 82. 461-471 (2003)
• [Publications] 米田 新: "Dynamic organization of microtubules and vacuoles visualized by GFP in living plant cells."Recent Research of Plant Molecular Biology. 1. 127-137 (2003)
• [Publications] 朽名 夏麿: "Three-dimensional reconstruction of tubular structure of vacuolar membrane throughout mitosis in living tobacco cells."Plant & Cell Physiology. 44. 1045-1054 (2003)
• [Publications] 星野 英正: "Roles of actin-depleted zone and preprophase band in determining the division site of higher-plant cells, tobacco BY-2 cell line expressing GFP-tubulin."Protoplasma. 222. 157-165 (2003)