Regulation of Subcellular Localization of Cellulose Synthases during Cell Differentiation

• Project/Area Number: 18K06289
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Kunieda Tadashi 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (90566077)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: セルロース合成酵素 / 細胞壁 / 細胞内局在制御 / 細胞内輸送制御 / 細胞内膜系オルガネラ / 膜交通

Outline of Final Research Achievements

Cellulose microfibril is one of main components of plant cell wall. CELLULOSE SYNTHASE A (CESA) plays a role of biosynthesis of cellulose on the plasma membrane. In this study, we analyzed a candidate factor in order to elucidate how CESA can be localized to the plasma membrane. Our results suggest that the factor would regulate subcellular localization of CESA via protein-protein interaction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物細胞壁は細胞の形態維持から個体の機械支持まで多岐に渡って貢献している細胞の構造体であり，セルロース微繊維はその中でも構造的に重要な役割を担う分子である．また，人類の活動においてもセルロースは有用物質として幅広い分野で利用されている．本研究によって，セルロース微繊維の形成を支える制御因子の一つが明らかとなったことは，多様な植物の形態形成の仕組みを理解するための大きな手掛かりとなるとともに，バイオマスとしてのセルロースの増産技術確立などにおいて貢献できると考えられる．

Research Products

• [Journal Article] Galactoglucomannan structure of Arabidopsis seed‐coat mucilage in <scp>GDP</scp> ‐mannose synthesis impaired mutants (2021)
  • Author(s): Nishigaki Naho、Yoshimi Yoshihisa、Kuki Hiroaki、Kunieda Tadashi、Hara‐Nishimura Ikuko、Tsumuraya Yoichi、Takahashi Daisuke、Dupree Paul、Kotake Toshihisa
  • Journal Title: Physiologia Plantarum Volume: 173 Issue: 3 Pages: 1244-1252
  • DOI: 10.1111/ppl.13519
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Influence of osmotic condition on secondary cell wall formation of xylem vessel cells induced by the master transcription factor VND7 (2020)
  • Author(s): Kunieda Tadashi、Kishida Keisuke、Kawamura Jumpei、Demura Taku
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 465-469
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1127a
  • NAID: 130007960237
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Arabidopsis transcription factor NAI1 activates the NAI2 promoter by binding to the G-box motifs (2020)
  • Author(s): Sarkar Shayan、Stefanik Natalia、Kunieda Tadashi、Hara-Nishimura Ikuko、Yamada Kenji
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 16 Issue: 2 Pages: 1846928-1846928
  • DOI: 10.1080/15592324.2020.1846928
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Arabidopsis FLYING SAUCER 2 Functions Redundantly with FLY1 to Establish Normal Seed Coat Mucilage (2020)
  • Author(s): Tadashi Kunieda、Ikuko Hara-Nishimura、Taku Demura、George W. Haughn
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 61 Issue: 2 Pages: 308-317
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz195
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Endoplasmic reticulum-derived bodies enable a single-cell chemical defense in Brassicaceae plants (2020)
  • Author(s): Kenji Yamada、Shino Goto-Yamada、Akiko Nakazaki、Tadashi Kunieda、Keiko Kuwata、Atsushi J. Nagano、Mikio Nishimura、Ikuko Hara-Nishimura
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 3 Issue: 1 Pages: 21-21
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0739-1
  • NAID: 120006778254
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Biogenesis of leaf endoplasmic reticulum body is regulated by both jasmonate-dependent and independent pathways (2019)
  • Author(s): Nakazaki Akiko、Yamada Kenji、Kunieda Tadashi、Tamura Kentaro、Hara-Nishimura Ikuko、Shimada Tomoo
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 14 Issue: 8 Pages: 1622982-1622982
  • DOI: 10.1080/15592324.2019.1622982
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Leaf Endoplasmic Reticulum Bodies Identified in Arabidopsis Rosette Leaves Are Involved in Defense against Herbivory (2019)
  • Author(s): Nakazaki Akiko、Yamada Kenji、Kunieda Tadashi、Sugiyama Ryosuke、Hirai Masami Yokota、Tamura Kentaro、Hara-Nishimura Ikuko、Shimada Tomoo
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 179 Issue: 4 Pages: 1515-1524
  • DOI: 10.1104/pp.18.00984
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Polar Localization of the Borate Exporter BOR1 Requires AP2-Dependent Endocytosis (2019)
  • Author(s): Yoshinari Akira、Hosokawa Takuya、Amano Taro、Beier Marcel Pascal、Kunieda Tadashi、Shimada Tomoo、Hara-Nishimura Ikuko、Naito Satoshi、Takano Junpei
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 179 Issue: 4 Pages: 1569-1580
  • DOI: 10.1104/pp.18.01017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of Periplasmic Root-Cap Mucilage in Developing Columella Cells of Arabidopsis thaliana (2019)
  • Author(s): Maeda Kazuki、Kunieda Tadashi、Tamura Kentaro、Hatano Kyoko、Hara-Nishimura Ikuko、Shimada Tomoo
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: - Issue: 6 Pages: 1296-1303
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pectin RG-I rhamnosyltransferases represent a novel plant-specific glycosyltransferase family (2018)
  • Author(s): Takenaka Yuto、Kato Kohei、Ogawa-Ohnishi Mari、Tsuruhama Kana、Kajiura Hiroyuki、Yagyu Kenta、Takeda Atsushi、Takeda Yoichi、Kunieda Tadashi、Hara-Nishimura Ikuko、Kuroha Takeshi、Nishitani Kazuhiko、Matsubayashi Yoshikatsu、Ishimizu Takeshi
  • Journal Title: Nature Plants Volume: 4 Issue: 9 Pages: 669-676
  • DOI: 10.1038/s41477-018-0217-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The AP-1 complex is required for proper mucilage formation in Arabidopsis seeds (2018)
  • Author(s): T. Shimada, T. Kunieda, S. Sumi, Y. Koumoto, Kentaro Tamura, K. Hatano, H. Ueda, and I. Hara-Nishimura
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology Volume: 59 Pages: 2331-2338
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tissue-specific and intracellular localization of indican synthase from Polygonum tinctorium (2018)
  • Author(s): Inoue Shintaro、Morita Rihito、Kuwata Keiko、Kunieda Tadashi、Ueda Haruko、Hara-Nishimura Ikuko、Minami Yoshiko
  • Journal Title: Plant Physiology and Biochemistry Volume: 132 Pages: 138-144
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.08.034
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナ木部道管細胞の分化に伴う力学的強度変化の解析 (2022)
  • Author(s): 國枝正，川村純平，別所歩武，岸田佳祐，細川陽一郎，出村拓
  • Organizer: 第63回日本植物生理学会年会
• [Presentation] Functional and Transcriptional analyses of an Ubiquitin E3 Ligase FLY2 in Arabidopsis Seed Coat and Xylem Vessel Cells (2021)
  • Author(s): Tadashi Kunieda, Mitsuki Jifuku, George W. Haughn, Ikuko Hara-Nishimura, Taku Demura
  • Organizer: The 7th International Conference on Plant Cell Wall Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シロイヌナズナの葉柄運動を駆動する葉柄の形状変化 (2021)
  • Author(s): 熊谷凌，國枝正，春田牧人，佐野亮輔，出村拓
  • Organizer: 第10回近畿植物学会講演会
• [Presentation] ゼニゴケにおけるユビキチンE3リガーゼMpFLYの機能解析 (2021)
  • Author(s): 松葉千夏，國枝正，出村拓
  • Organizer: 第10回近畿植物学会講演会
• [Presentation] VND6およびVND7転写因子による木部道管細胞の二次細胞壁形成制御機構の解明 (2021)
  • Author(s): 平彩乃，國枝正，出村拓
  • Organizer: 第10回近畿植物学会講演会
• [Presentation] AFM によるシロイヌナズナ木部道管細胞の力学的強度変化解析 (2021)
  • Author(s): 別所歩武，國枝正，川村純平，岸田佳祐，細川陽一郎，出村拓
  • Organizer: 第10回近畿植物学会講演会
• [Presentation] 機械刺激はシロイヌナズナ木部道管細胞の二次細胞壁形成を抑制する (2021)
  • Author(s): 三谷恭平，國枝正，出村拓
  • Organizer: 第10回近畿植物学会講演会
• [Presentation] シロイヌナズナ木部道管様細胞の二次細胞壁形成は荷重刺激によって抑制される (2021)
  • Author(s): 三谷恭平，國枝正，出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第85回大会
• [Presentation] マイクロX線CTを用いた葉柄運動の時空間的変化の解析 (2021)
  • Author(s): 熊谷凌，國枝正，春田牧人，佐野亮輔，出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第85回大会
• [Presentation] 植物シロイヌナズナの道管形成における細胞の力学的強度変化 (2021)
  • Author(s): 國枝正，川村純平，細川陽一郎，出村拓
  • Organizer: 2021年度日本建築学会大会［東海］
• [Presentation] シロイヌナズナ種皮表皮細胞における細胞膜型SNAREタンパク質の機能解析 (2021)
  • Author(s): 國枝正, 佐藤雅彦, George W. Haughn, 西村いくこ
  • Organizer: 第62回日本植物生理学会
• [Presentation] ER bodyーグルコシノレート系は昆虫の嗅覚および味覚に作用し摂食行動を抑制する (2021)
  • Author(s): 高木純平, 水穗そまれ, 上尾達也, 國枝正, 前田徹, 波部峻也, 山田健志, 尾﨑まみこ, 西村いくこ
  • Organizer: 第62回日本植物生理学会
• [Presentation] NAC転写因子VND7は道管細胞においてユビキチンE3リガーゼFLYの発現を制御する (2020)
  • Author(s): 國枝正, 地福海月, George W. Haughn, 西村いくこ, 出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Presentation] 木部道管様細胞の二次壁形成における一次細胞壁の役割 (2020)
  • Author(s): 水元康裕, 國枝正, 出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Presentation] シロイヌナズナ木部道管細胞分化における細胞の力学的強度変化の解析 (2020)
  • Author(s): 川村純平, 國枝正, 岸田佳祐, 秋田絵理, 岡野和宣, 細川陽一郎, 出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Presentation] KONJAC1タンパク質のグルコマンナン合成における役割 (2020)
  • Author(s): 西垣南歩, 吉見圭永, 國枝正, 高橋大輔, 円谷陽一, 小竹敬久
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Presentation] 原子間力顕微鏡を用いた二次細胞壁形成過程における細胞の力学的強度変化の解析 (2020)
  • Author(s): 川村純平, 國枝正, 岸田佳祐, 秋田絵理, 細川陽一郎, 出村拓
  • Organizer: 第9回近畿植物学会講演会
• [Presentation] シロイヌナズナ木部道管様細胞において原形質分離は二次細胞壁形成を抑制する (2020)
  • Author(s): 水元康裕, 國枝正, 出村拓
  • Organizer: 第9回近畿植物学会講演会
• [Presentation] VND7はユビキチンE3リガーゼFLY1およびFLY2の遺伝子発現を制御する (2020)
  • Author(s): 國枝正，地福海月，George W. Haughn，西村いくこ，出村拓
  • Organizer: 第61回日本植物生理学会年会
• [Presentation] シロイヌナズナの根冠再外層の脱離を制御するペクチン修飾因子PME11の解析 (2020)
  • Author(s): 前田和輝，國枝正，田村謙太郎，西村いくこ，嶋田知生
  • Organizer: 第61回日本植物生理学会年会
• [Presentation] アブラナ科が獲得した化学防御：昆虫の摂食行動を抑制するERボディ系 (2020)
  • Author(s): 水穗そまれ，前田徹，上尾達也，高木純平，國枝正，山田健志，尾﨑まみこ，西村いくこ
  • Organizer: 第61回日本植物生理学会年会
• [Presentation] VND7木部道管細胞誘導系を用いたシロイヌナズナの二次細胞壁パターン形成制御の解析 (2019)
  • Author(s): 岸田佳祐，國枝正，細川陽一郎，出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第83回大会
• [Presentation] 木部道官細胞分化におけるユビキチンE3リガーゼFLYの発現制御機構の解析 (2019)
  • Author(s): 地福海月，國枝正，George W. Haughn，西村いくこ，出村拓
  • Organizer: 日本植物学会第83回大会
• [Presentation] シロイヌナズナにおけるER body形成因子NAI2の機能解析 (2019)
  • Author(s): 國枝正，桑田啓子，山田健志，出村拓，西村いくこ
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] シロイヌナズナにおける根冠ムシレージの蓄積と放出機構の解析 (2019)
  • Author(s): 前田和輝，國枝正，田村謙太郎，幡野恭子，西村いくこ，嶋田知生
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] シロイヌナズナ本葉における恒常型ER bodyの食害抑止機能の解析 (2019)
  • Author(s): 中﨑淳子，山田健志，國枝正，杉山龍介，平井優美，田村謙太郎，西村いくこ，嶋田知生
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] ER bodyは昆虫の摂食行動を抑制するにおいの生産に関与する (2019)
  • Author(s): 水穗そまれ，前田徹，高木純平，國枝正，山田健志，尾崎まみこ，西村いくこ
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] アダプタータンパク質複合体AP-4はホウ酸トランスポーターBOR1のTGNから液胞への輸送において重要である (2019)
  • Author(s): 細川卓也，吉成晃，國枝正，嶋田知生，西村いくこ，高野順平
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会