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ヤムイモ類における沈降性アミロプラストを起点とする塊茎形状成立機構の理解深化

Research Project

Project/Area Number 21K05547
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 39020:Crop production science-related
Research InstitutionSetsunan University

Principal Investigator

川崎 通夫  摂南大学, 農学部, 教授 (30343213)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsナガイモ / 塊茎 / 形態形成 / ヤムイモ塊茎
Outline of Research at the Start

本研究者はこれまで、自然薯やナガイモの塊茎頂端部に重力方向へ沈降するアミロプラストが局在することを発見し、このアミロプラストが塊茎の形状成立に関与している可能性を報告した。植物の根は、沈降性アミロプラストを有する頂端部の根冠で重力を感受することを起点とし、オーキシンの根内分布を制御して形態形成に至る。本研究は、ヤムイモ類塊茎における形状成立機構の解明を目的とし、塊茎形状成立における①沈降性アミロプラストの役割と②オーキシンの関与を明確化し、更に③アミロプラスト沈降の制御やシグナル伝達の仕組みも検証する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究者はナガイモやジネンジョなどの塊茎頂端部に重力方向へ沈降するアミロプラスト(デンプン粒を蓄積した細胞小器官)が局在することを見出し、このアミロプラストが塊茎の形状成立に関与している可能性を報告した。本研究は、根ではないヤムイモ類の塊茎における形状成立・形態形成の機構の解明を目的とし、塊茎形状成立における(1)沈降性アミロプラストの役割と(2)オーキシンの関与を明確化し、更に(3)アミロプラスト沈降の制御やシグナル伝達の仕組みも調査するものである。令和5年度においては、塊茎に対して数種の重力刺激処理(倒置、横倒し、横倒し回転など)を行い、且つ、新手法である「切片SEM法」を導入することで、沈降性アミロプラスト-塊茎形状間の関係性の明確化を進展させた。また、共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いて、異なる形状の数種の塊茎と重力刺激処理を施した塊茎において、アクチンフィラメントの分布様式を可視化することに成功した。これらの実験から、塊茎の形状や形態形成とアクチンフィラメントとの関係性について理解を深める成果が得られた。また、異なる形状の塊茎間における塊茎内のCa分布様式を急速凍結-真空凍結乾燥試料を用いた走査型電子顕微鏡観察下でのエネルギー分散型X線分析法を用いて解析を進めて諸種のデータが得られた。以上から、ヤムイモ類の塊茎における重力感受・屈性と形状成立機構について包括的に理解を深めること寄与する成果が得られた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

数種の重力刺激処理と切片SEM法の導入・適用により、デンプン粒を多量に含む塊茎においても良好な内部切片画像が得られ、沈降性アミロプラスト-塊茎形状間の関係性明確化が進展した。また、異なる形状の数種の塊茎と重力刺激処理を施した塊茎において、アクチンフィラメントの分布様式を焦点レーザー走査型顕微鏡を用いて可視化することに成功し、塊茎の形状や形態形成とアクチンフィラメントとの関係性について理解を深められた。オーキシンと塊茎形状成立との関係性の確認については、ガスクロマトグラフィー法を用いた解析を試行しつつ、他研究者のアドバイスなども受けながら、現在進めている。

Strategy for Future Research Activity

オーキシンと塊茎形状成立との関係性の確認を進めたい。ここでは外生・内生オーキシンと塊茎形状成立との関係性について、形態調査と平行しながらなども新たに取り入れて解析を進めていく。更に、オーキシントランスポーターに関わる遺伝子であるPIN遺伝子などの発現量についても調べる。また、重力刺激処理した塊茎や異なる形状の塊茎を供試して、塊茎の形成と重力感受・屈性の仕組みとアクチンフィラメント、更には微小管や中間径フィラメントとの関係性についても、共焦点レーザー走査型顕微鏡法および顕微鏡を用いてこれまでの研究結果を総括していく。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] A novel QTL associated with tolerance to cold-induced seed cracking in the soybean cultivar Toyomizuki2023

    • Author(s)
      N Yamaguchi, Y Sato, F Taguchi-Shiobara, K Yamashita, M Kawasaki, M Ishimoto,M Senda
    • Journal Title

      Breeding Science

      Volume: 73 Issue: 2 Pages: 204-211

    • DOI

      10.1270/jsbbs.22066

    • ISSN
      1344-7610, 1347-3735
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ナガイモ塊茎における結晶細胞の樹脂包埋切片を用いた走査型電子顕微鏡観察2024

    • Author(s)
      川崎 通夫, 大河 浩
    • Organizer
      日本作物学会第257回講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Scanning electron microscopy of internal morphology in leaf blades of eddo and rice and in tubers of Chinese yam using resin embedded sections2023

    • Author(s)
      Michio Kawasaki
    • Organizer
      The 20th International Microscopy Congress
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナガイモ根のシュウ酸カルシウム結晶における形態的特徴とカルシウム施用の影響2023

    • Author(s)
      川崎 通夫
    • Organizer
      日本作物学会第256回講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of distribution of calcium and amyloplasts in gravistimulated tubers of Chinese yam with optical microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy2022

    • Author(s)
      Michio Kawasaki
    • Organizer
      The 4th East-Asia Microscopy Conference
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナガイモ塊茎における切片SEM法を用いた内部形態の観察2022

    • Author(s)
      川崎通夫
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第78回学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Morphological characterization of calcium oxalate crystals and effect of growth-medium calcium levels on morphology of the crystals in tubers and roots of Chinese yam2021

    • Author(s)
      Michio Kawasaki, Ryotaro Shibata, Shinichiro Ito
    • Organizer
      10th Asian Crop Science Association Conference
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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