| Project/Area Number |
23K26966
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| Project/Area Number (Other) |
23H02273 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
半 智史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船田 良 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734)
粟野 達也 京都大学, 農学研究科, 助教 (40324660)
高田 直樹 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 森林バイオ研究センター, 主任研究員 等 (90605544)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | 細胞死 / 放射柔細胞 / 心材形成 / 自己分解酵素 / ゲノム編集 / ポプラ / 免疫標識 |
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| Outline of Research at the Start |
再生可能な木質資源の形成機構の理解は、木質資源の高度有効利用の促進に繋がり、持続可能な循環型社会の構築に大きく貢献する。木質資源の構成要素である二次木部細胞の分化および細胞死は、木質資源の特性を決定する重要な生命現象である。樹木特有の細胞である放射柔細胞の細胞死は、樹幹の腐朽耐性の発現に重要な心材形成に深く関与することから、心材形成のメカニズムを理解する上で放射柔細胞の細胞死を制御するメカニズムの解明は重要である。本研究では、自己分解酵素の挙動を解析することを通じて、放射柔細胞における独自の細胞死プロセスについて詳細に理解し、心材形成のメカニズムに関する新しいモデルを構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、放射柔細胞の細胞死過程における自己分解酵素の挙動に着目した研究を進めることにより、デンプン中への自己分解酵素の長期間の蓄積という細胞死プロセスが存在するのかどうかについて細胞生物学的アプローチにより明らかにする。最終的には、樹木特有の長命細胞である放射柔細胞の細胞死発現機構を詳細に理解することを通じて、心材形成機構に関する新しいモデルを世界に先駆けて構築する。
本年度は、自己分解酵素のデンプン中への蓄積に関する解析を実施した。ドロノキ(Populus suaveolens) 3 個体を供試木として、辺材から心材までを含むコアサンプルを採取し、システインプロテアーゼの一種であるRD21 に対する抗体とAlexa Fluor 488で標識した二次抗体を用いてRD21の局在を明らかにした。抗RD21標識の結果、すべての試料において辺材中で顆粒状の標識および細胞膜付近での標識が観察された。6月、11月、4月試料では、辺材外側で多く観察された顆粒状の標識は移行材にかけて減少していた。2月試料では顆粒状の標識はほとんど観察されなかった。これら免疫標識を行った切片をヨウ素ヨウ化カリウム染色したところ、染色されたデンプン粒と蛍光標識されたRD21の位置が一致したことからRD21はデンプン粒に局在していると考えられる。以上の結果から、1年を通して、放射柔細胞内にRD21が存在すること、顆粒状の標識は季節、辺材の部位によりその量が変動すること、細胞膜付近の標識は季節により変動しないことが明らかになった。加えて、自己分解酵素の遺伝子の発現を制御した組換えポプラを作製し、解析のため育成を続けている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
放射柔細胞の細胞死制御機構を明らかにする上で、自己分解酵素のデンプン中への蓄積の季節変化を明らかにすることは重要である。本年度はドロノキ放射柔細胞における自己分解酵素のデンプン中への蓄積に関する解析を実施し、システインプロテアーゼの一種であるRD21の辺材組織内および細胞内の局在の季節変化を明らかにできた。加えて、自己分解酵素の遺伝子の発現を制御した組換えポプラの作製に成功しており、現在は解析のため育成を続けている。
上記の理由から、現在までの進捗状況についておおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、自己分解酵素のデンプン中への蓄積に関する解析を蛍光顕微鏡を用いて実施したため、今後は透過電子顕微鏡によるより詳細な細胞内局在についての解析を進める。また、辺材中において自己分解酵素の活性化がいつどこで起こるのかについて解析を実施する。さらに、自己分解酵素の遺伝子の発現を制御した組換えポプラを用いて、自己分解酵素の機能解析を実施する。
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