重力による茎細胞の成長方向の制御に表層微小管の配向変化は関与しているのか?

• Project/Area Number: 16770051
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 曽我 康一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 助手 (00336760)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 重力 / 成長方向 / 表層微小管 / 細胞壁物性

Research Abstract

本研究の目的は、『重力刺激は、ジベレリンなどの植物ホルモンを介して表層微小管の配向を変化させることにより、横方向の細胞壁の物性を調節し、茎細胞の横方向の成長(伸長方向の変化)を制御している』という仮説を検証することである。
アズキ芽生えを遠心過重力環境下で生育させると、重力刺激の大きさの対数に応じて、上胚軸の伸長成長は阻害されたが、肥大成長は促進された。また、表皮細胞長軸に直交する表層微小管(横向きの微小管)の割合は、重力刺激の大きさの対数に応じて減少し、細胞長軸と平行な微小管(縦向きの微小管)の割合は増加した。このような表層微小管の横向きから縦向きへの配向変化は、上胚軸の成長方向の変化に先行するか、あるいは同時に観察された。ジベレリンの合成阻害剤であるウニコナゾールで処理をした芽生えでは、1g環境下で縦向きの表層微小管の割合が増加した。ウニコナゾールで処理をした芽生えを過重力処理しても、さらなる微小管の配向の変化は観察されなかった。以上のことから、ジベレリンを介した表層微小管の素速い配向調節が重力によるアズキ上胚軸の成長方向の制御に重要な役割を担っていると考えられる。
次に、横方向の細胞壁の物性を測定したところ、過重力により縦方向の細胞壁伸展性は減少し、横方向の細胞壁伸展性は増加した。このことから、縦方向と横方向の細胞壁伸展性の変化が重力によるアズキ上胚軸の成長方向の制御に重要な役割を担っている可能性が示された。
以上のように、本研究で得られた結果は、研究開始時に設けた仮説を支持するものである。

Research Products

• [Journal Article] Hypergravity inhibits elongation growth of azuki bean epicotyls independently of the direction of stimuli (2005)
  • Author(s): Soga K
  • Journal Title: Adv.Space Res. 36・7 Pages: 1269-1276
  • NAID: 130006989491
• [Journal Article] 地上での実験手段-遠心過重力環境の有効性- (2005)
  • Author(s): 曽我康一
  • Journal Title: 生物工学 83・12 Pages: 574-576
  • NAID: 110002976865
• [Journal Article] Mechanoreceptors rather than sedimentable amyloplasts perceive the gravity signal in hypergravity-induced inhibition of root growth in azuki bean (2005)
  • Author(s): Soga K
  • Journal Title: Funct. Plant Biol. 32 Pages: 175-179
• [Journal Article] Hypergravity inhibits elongation growth of azuki bean epicotyls independently of the direction of stimuli (2005)
  • Author(s): Soga K
  • Journal Title: Adv.Space Res. (in press)
  • NAID: 130006989491
• [Journal Article] Graviperception in growth inhibition of plant shoots under hypergravity conditions produced by centrifugation is independent of that in gravitropism and may involve mechanoreceptors (2004)
  • Author(s): Soga K
  • Journal Title: Planta 218 Pages: 1054-1061