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Dynamic synthesis, packing and transport of matrix substances of cell wall

Research Project

Project/Area Number 15H02454
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Wood science
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Takabe Keiji  京都大学, 農学研究科, 教授 (70183449)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上高原 浩  京都大学, 農学研究科, 教授 (10293911)
飛松 裕基  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (20734221)
粟野 達也  京都大学, 農学研究科, 助教 (40324660)
津山 濯  宮崎大学, 農学部, 助教 (40786183)
高野 俊幸  京都大学, 農学研究科, 教授 (50335303)
吉永 新  京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2015: ¥33,670,000 (Direct Cost: ¥25,900,000、Indirect Cost: ¥7,770,000)
Keywordsヘミセルロース / リグニン / コニフェリン / p-グルコクマリルアルコール / ゴルジ装置 / ミクロソーム / V-ATPase / 細胞壁 / 分化中木部 / ミクロフィブリル / キシラン / ミクロソーム膜 / 輸送 / モノリグノール / 微小管 / セルロースミクロフィブリル / アセチル化度 / 高分解能走査電子顕微鏡 / 広葉樹 / ゴルジ小胞 / ヒノキ / 圧縮あて材 / グルコマンナン / ガラクタン / 密度勾配遠心法 / 高圧凍結法 / 生合成 / 超遠心法 / 免疫標識 / 組織構造
Outline of Final Research Achievements

One of the main components of wood cell wall is hemicellulose. Particularly, glucomannan and xylan are major hemicellulose in wood, and galactan in compression wood. Our study revealed that two or more hemicelluloses are synthesized in one Golgi apparatus, and each hemicellulose is packed into each Golgi vesicle individually and transported toward the inner surface of developing dell walls. Glucomannan in softwood and xylan in hardwood are highly acetylated during their synthesis in Golgi apparatus. The acetyl group of glucomannan and xylan is gradually removed after their deposition to the cell wall.
Other main components of wood cell wall is lignin. p-Glucocoumaryl alcohol is one of the candidates of lignin precursor. Our study clearly indicate that V-ATPase is involved in the transport of p-glucocoumaryl alcohol in the presence of ATP.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

木材細胞壁の形成過程は未解明な点が多く、その解明は知的財産を形成する上で大きな意味を持つ。本研究で明らかになったゴルジ装置でのヘミセルロースの合成と梱包の機能は細胞壁形成に関する合理的な理解を導いた。また、リグニン前駆物質の輸送メカニズムの解明は、木化する細胞壁の形成過程を深く理解するだけでなく、木材細胞壁をバイオマス材料として利用する上での貴重な基礎的情報を提供した。

Report

(6 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Proton Gradient-Dependent Transport of p-Glucocoumaryl Alcohol in Differentiating Xylem of Woody Plants2019

    • Author(s)
      Tsuyama Taku、Matsushita Yasuyuki、Fukushima Kazuhiko、Takabe Keiji、Yazaki Kazufumi、Kamei Ichiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 8900-8900

    • DOI

      10.1038/s41598-019-45394-7

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A new monoclonal antibody against rhamnogalacturonan II and its application to immunocytochemical detection of rhamnogalacturonan II in Arabidopsis roots2018

    • Author(s)
      Zhou Ye、Kobayashi Masaru、Awano Tatsuya、Matoh Toru、Takabe Keiji
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 82 Issue: 10 Pages: 1780-1789

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1485479

    • Related Report
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  • [Journal Article] Distribution of lignin hemicellulose and arabinogalactan protein in hemp phloem fibers2018

    • Author(s)
      Kyoto S., Yoshinaga, A., Fernandez-Tendero, E., Day, A., Chabert, B., Takabe, K.
    • Journal Title

      Microscopy and Microanalysis

      Volume: 24 Issue: 4 Pages: 442-452

    • DOI

      10.1017/s1431927618012448

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      高部圭司、福島和彦
    • Journal Title

      日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす

      Volume: 96 Pages: 344-350

    • NAID

      130006590642

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    • Author(s)
      高部圭司
    • Journal Title

      紙パ技協誌

      Volume: 71 Pages: 1107-1113

    • NAID

      130006300995

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    • Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      麦尾祥多、高部圭司
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    • Author(s)
      櫻井みづき、粟野達也、高部圭司
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
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      築地世玲菜、高部圭司
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      第68回日本木材学会大会
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      田中千晴、粟野達也、高部圭司
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      九州大学
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] Function of Golgi apparatus in differentiating xylem of compression wood in Chamaecyparis obtusa2017

    • Author(s)
      Chiharu Tanaka, Tatsuya Awano, Keiji Takabe
    • Organizer
      9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧凍結置換固定・免疫金標識による細胞壁形成過程の観察 -ユーカリ分化中木部でのキシラン標識-2016

    • Author(s)
      田中千晴、粟野達也、高部圭司
    • Organizer
      第66回日本木材学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2016-03-28
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Published: 2015-04-16   Modified: 2022-11-04  

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