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Control of Directionality of Plant Tip Growth by Microtubule-associated Proteins

Research Project

Project/Area Number 19K06726
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionMiyagi University

Principal Investigator

Hiwatashi Yuji  宮城大学, 食産業学群, 教授 (10373193)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords先端成長 / 微小管 / 微小管関連因子 / オーグミン / キネシン / ヒメツリガネゴケ / スサビノリ / ライブイメージング / 遺伝子系統解析 / イメージング / アーケプラスチダ / 細胞分裂 / 重力屈性変異体 / 重力屈性 / 伸長方向制御 / 微小管関連タンパク質
Outline of Research at the Start

極性成長の分子的基盤機構の理解に向けて、コケ植物ヒメツリガネゴケの原糸体頂端細胞の先端成長のモデル系として、①微小管の生成、維持、消失にそれぞれ機能する因子群の網羅的な解析を行い、伸長領域の空間的な制御に関わる微小管組織化の全体像とその分子機構を統合的に解明する。②重力応答によって方向性が変わる場合、微小管組織化の変化とその鍵となる因子群を調べ、重力応答における伸長領域の空間的制御の分子機構を解明する。

Outline of Final Research Achievements

The microtubule (MT) -associated proteins were analyzed in the tip-growing cells of the moss Physcomitrium patens to understand the molecular mechanisms underlying the directionality of growth. We found that MT-dependent MT generator (AUG8), MT-maintaining protein (PpAIR9), and MT-depolymerizing factor (UDL1) were involved in controlling the directionality of expansion in tip growth. The agravitropic mutants were isolated to identify the regulators for tip growth. Phenotypic and genetic analyses suggested that KCHb, a member of kinesin-14, functioned in determinating the direction of tip growth in response to gravity. We established a live-imaging technique to analyze the tip growth of conchocelis in the red alga N. yezoensis. The directionality and tip growth expansion were disrupted by the application of MT drugs, suggesting the involvement of MTs in these processes. The live-imaging analysis is a versatile approach for exploring the dynamics of tip growth in conchocelis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微小管の生成、維持、消失因子がそれぞれ特異的な局在パターンで、ヒメツリガネゴケの先端成長の方向性制御に作用するメカニズムを解明したことは、微小管の組織化による先端成長制御の全体像を俯瞰的に理解できる点で学術的な意義がある。また、ヒメツリガネゴケのみならず、被子植物シロイヌナズナの相同因子の機能解析や紅藻スサビノリの先端成長解析により微小管を介した先端成長の方向性制御の進化的考察がなされた点は独創的である。スサビノリは海苔の原料で、その糸状体はノリ養殖時に使用されることから、成長制御の理解はノリ養殖技術の発展に寄与できる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Aberystwyth University(英国)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Establishment of a live-imaging analysis for polarized growth of conchocelis in the multicellular red alga Neopyropia yezoensis.2022

    • Author(s)
      Hiwatashi Y, Shimada M, Mikami K, Takada N.
    • Journal Title

      Frontiers in plant science

      Volume: 12 Pages: 716011-716011

    • DOI

      10.3389/fpls.2021.716011

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] How plants grow under gravity conditions besides 1 g: perspectives from hypergravity and space experiments that employ bryophytes as a model organism2021

    • Author(s)
      Kume Atsushi、Kamachi Hiroyuki、Onoda Yusuke、Hanba Yuko T.、Hiwatashi Yuji、Karahara Ichirou、Fujita Tomomichi
    • Journal Title

      Plant Molecular Biology

      Volume: - Issue: 4-5 Pages: 279-291

    • DOI

      10.1007/s11103-021-01146-8

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 紅藻スサビノリ糸状体から考える植物の先端成長制御2020

    • Author(s)
      島田瑞穂、髙田凪紗、日渡祐二
    • Journal Title

      Algal Resources

      Volume: 13 Pages: 33-39

    • NAID

      130008075921

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ヒメツリガネゴケ微小管関連因子から探る植物細胞の分裂と伸長の制御2020

    • Author(s)
      日渡祐二
    • Journal Title

      BSJ-Review

      Volume: 11 Issue: B Pages: 150-161

    • DOI

      10.24480/bsj-review.11b5.00187

    • ISSN
      2432-9819
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 紅藻スサビノリ糸状体の細胞成長と葉緑体動態のイメージング解析2021

    • Author(s)
      島田瑞穂、 高田凪紗、日渡祐二
    • Organizer
      日本応用藻類学会第19回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケ重力屈性変異体gtrの表現型解析と原因遺伝子探索2021

    • Author(s)
      小針寛乃、逵ローレンスかおる、豊田敦、平川英樹、日渡祐二
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケ先端成長における微小管関連因子AIR9 の機能解析2021

    • Author(s)
      中村恵太、岩井香澄、平山桃菜、日渡祐二
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小管形成複合体オーグミンの植物特異的サブユニット AUG8 の遺伝子比較と機能解析2021

    • Author(s)
      片岡拓海、室井大輝、日渡祐二
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Establishment of the live imaging approach to analyze tip growth of conchocelis in the red alga Neopyropia yezoensis2021

    • Author(s)
      Yuji Hiwatashi, Mizuho Shimada, Nagisa Takada
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケ先端成長における微小管関連因子AIR9の機能解析2020

    • Author(s)
      岩井香澄、平山桃菜、日渡祐二
    • Organizer
      東北植物学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 紅藻スサビノリ糸状体の細胞成長と葉緑体動態のライブイメージング解析2020

    • Author(s)
      島田瑞穂、高田凪紗、日渡祐二
    • Organizer
      東北植物学会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 陸上植物における微小管形成複合体オーグミンの植物特異的サブユニットAUG8機能の比較解析2020

    • Author(s)
      片岡拓海、室井大輝、John H Doonan、日渡祐二
    • Organizer
      日本植物学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 重力屈性が野生型と逆になるヒメツリガネゴケ突然変異体gtr2の単離2020

    • Author(s)
      逵ローレンスかおる、小針寛乃、大塚沙穂子、日渡祐二
    • Organizer
      日本植物学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 微小管関連因子によるヒメツリガネゴケの細胞分裂制御2019

    • Author(s)
      日渡祐二
    • Organizer
      日本植物学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 微小管関連因子を介したヒメツリガネゴケ先端成長の方向性制御解析2019

    • Author(s)
      平山桃菜,大塚沙穂子,日渡祐二
    • Organizer
      東北植物学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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