Understanding the mechanism of gravity resistance in plants: Roles of actin filaments in regulation of cell shape

• Project/Area Number: 25514005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: 宇宙生命学
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: SOGA Kouichi 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00336760)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): HOSON Takayuki 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70135771) ; WAKABAYASHI Kazuyuki 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (10220831)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 抗重力反応 / 過重力 / アクチン繊維 / 表層微小管

Outline of Final Research Achievements

Elongation growth was inhibited and lateral expansion was promoted by increasing the gravitational force in the epidermal cells of azuki bean epicotyls and Arabidopsis hypocotyls. Hypergravity modified the angles between filaments in radially distributed actin filaments of both seedlings. Also, the percentage of cells with thick actin filaments was increased under hypergravity conditions. When actin filaments were disrupted, effects of hypergravity on the modification of cell shape were reduced. Thus, changes in the dynamics of actin filaments may be involved in the regulation by gravity of growth anisotropy of shoot organs.

Research Products

• [Journal Article] Phenotypic screening of Arabidopsis T-DNA insertion lines for cell wall mechanical properties revealed ANTHOCYANINLESS2, a cell wall-related gene (2016)
  • Author(s): Mabuchi A, Soga K, Wakabayashi K and Hoson T
  • Journal Title: J. Plant Physiol. Volume: 191 Pages: 29-35
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2015.11.011
  • NAID: 120006408077
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Growth and Morphogenesis of Azuki Bean Seedlings in Space during SSAF2013 Program (2014)
  • Author(s): Soga K, Biology Club, Kurita A, Yano S, Ichikawa T, Kamada M, Takaoki M
  • Journal Title: Biological Sciences in Space Volume: 28 Issue: 0 Pages: 6-11
  • DOI: 10.2187/bss.28.6
  • NAID: 130004845132
  • ISSN: 0914-9201, 1349-967X
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Growth stimulation in inflorescences of an Arabidopsis tubulin mutant under microgravity conditions in space (2013)
  • Author(s): Hoson T, Soga K, Kazuyuki W, Takahashi H, Karahara I, Yano S, Tanigaki F, Shimazu T, Kasahara H, Masuda D, Kamisaka S
  • Journal Title: Plant Biology Volume: 16 Issue: s1 Pages: 91-96
  • DOI: 10.1111/plb.12099
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Resistance of plants to gravitational force (2013)
  • Author(s): Soga K.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: (in press) Issue: 5 Pages: 589-596
  • DOI: 10.1007/s10265-013-0572-4
  • NAID: 10031195161
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of gravistimuli on osmoregulation in azuki bean epicotyls (2013)
  • Author(s): Zhang Y.
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 51 Issue: 3 Pages: 458-464
  • DOI: 10.1016/j.asr.2012.09.013
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Aniso Tubule宇宙実験：重力による茎の形態変化における表層微小管と微小管結合タンパク質の役割 (2015)
  • Author(s): 曽我康一、村上 愛、小竹敬久、加藤壮英、橋本隆、鎌田源司、山崎千秋、片平ひとみ、鈴木ひろみ、伏島康男、嶋津徹、笠原春夫、長田郁子、矢野幸子、若林和幸、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学(東京都・板橋区)
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Invited
• [Presentation] 細胞壁物性を指標としたシロイヌナズナの抗重力反応関連遺伝子の探索 (2015)
  • Author(s): 馬渕敦士、曽我康一、若林和幸、小竹敬久、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学(東京都・板橋区)
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] MAP65とBPP1を介した重力によるシロイヌナズナ表層微小管の配向制御 (2015)
  • Author(s): 村上 愛、曽我康一、小竹敬久、加藤壮英、橋本隆、若林和幸、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学(東京都・板橋区)
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] 微小重力環境がシロイヌナズナの花芽におけるトランスクリプトームに与える影響 -lefty変異体を用いた解析- (2015)
  • Author(s): 谷村佑介、馬渕敦士、曽我康一、若林和幸、橋本博文、東端晃、矢野幸子、嶋津徹、松本翔平、笠原春夫、長田郁子、山崎千秋、鎌田源司、村中俊哉、橋本隆、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学(東京都・板橋区)
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] シロイヌナズナ・チューブリン変異体花茎の細胞壁物性に対する微小重力の影響 － Resist Tubule宇宙実験 (2015)
  • Author(s): 谷村佑介、馬渕敦士、曽我康一、若林和幸、橋本博文、東端晃、矢野幸子、嶋津徹、松本翔平、笠原春夫、長田郁子、山崎千秋、鎌田源司、村中俊哉、橋本隆、保尊隆享
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター(新潟県・新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] ブラシノステロイドによるシロイヌナズナ花茎の伸長・重力応答領域の決定分子機構の探索 (2015)
  • Author(s): 筧雄介、木村あかり、曽我康一、保尊隆享、山崎千秋、鈴木優志、嶋田 幸久
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学(東京都世田谷区)
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 宇宙実験による植物の抗重力反応機構の解明 (2015)
  • Author(s): 保尊隆享、加藤志朋、村上愛、曽我康一、若林和幸、橋本博文、長谷川克也、東端 晃、矢野幸子、星出彰彦、嶋津徹、松本翔平、笠原春夫、長田郁子、山崎千秋、鎌田源司、村中俊哉、橋本隆
  • Organizer: 第29回宇宙環境利用シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構(神奈川県相模原市)
  • Year and Date: 2015-01-24 – 2015-01-25
• [Presentation] 宇宙における植物の生活環 (2015)
  • Author(s): 唐原一郎、村本雅樹、篠原弘徳、玉置大介、久米篤、蒲池浩之、西内巧、 矢野幸子、谷垣文章、嶋津徹、笠原春夫、曽我康一、吉田久美、神阪盛一郎
  • Organizer: 第29回宇宙環境利用シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構(神奈川県相模原市)
  • Year and Date: 2015-01-24 – 2015-01-25
• [Presentation] 「アジアの種子2013」宇宙教育実験におけるアズキ芽ばえの成長と形態の変化 (2014)
  • Author(s): 曽我康一、大阪市大生物部、栗田あかね、矢野幸子、市川智洋、鎌田源司、高沖宗夫
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第28回大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [Presentation] 植物細胞における膜ラフトの可視化と重力反応解析 (2014)
  • Author(s): 池井戸燿介、加藤志朋、柴田華枝、曽我康一、若林和幸、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第28回大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [Presentation] 教育プログラム「アジアの種子2013」宇宙実験: 微小重力環境下でのアズキ芽ばえの成長と形態 (2014)
  • Author(s): 曽我康一、大阪市大生物部、栗田あかね、矢野幸子、市川智洋、鎌田源司、高沖宗夫
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学(神奈川県川崎市)
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] 微小重力環境下におけるシロイヌナズナ胚軸の表層微小管動態－Resist Tubule 宇宙実験 (2014)
  • Author(s): 村上愛、加藤志朋、曽我康一、若林和幸、橋本隆、保尊隆享
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学(神奈川県川崎市)
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] Roles of cortical microtubules and microtubule-associated proteins in gravity-induced growth modification of plant stems (2013)
  • Author(s): Soga K, Kotake T, Wakabayashi K, Hoson T
  • Organizer: 34th Annual International Gravitational Physiology Meeting
  • Place of Presentation: Honokuni Toyohashi Art Center (Toyohashi)
  • Invited
• [Presentation] Understanding the mechanism of gravity resistance in plants by the Resist Tubule space experiment (2013)
  • Author(s): Hoson T, Kato S, Murakami M, Soga K, Wakabayashi K, Hashimoto H, Yamashita M, Hasegawa K, Higashibata A, Yano S, Matsumoto S, Kasahara H, Osada I, Kamada M, Shimazu T, Muranaka T, Hashimoto T.
  • Organizer: 34th Annual International Gravitational Physiology Meeting
  • Place of Presentation: Honokuni Toyohashi Art Center (Toyohashi)
  • Invited
• [Presentation] シロイヌナズナ胚軸における表層微小管動態に対する微小重力の影響 － Resist Tubule宇宙実験 (2013)
  • Author(s): 村上愛、加藤志朋、曽我康一、若林和幸、橋本博文、山下雅道、長谷川克也、東端晃、矢野幸子、星出彰彦、松本翔平、笠原春夫、長田郁子、鎌田源司、嶋津徹、村中俊哉、橋本隆、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第27回大会
  • Place of Presentation: 筑波大学(つくば)
• [Presentation] シロイヌナズナ胚軸における表層微小管配向と細胞成長 － Resist Tubule宇宙実験 (2013)
  • Author(s): 加藤志朋、村上愛、曽我康一、若林和幸、橋本博文、山下雅道、長谷川克也、東端晃、矢野幸子、星出彰彦、松本翔平、笠原春夫、長田郁子、鎌田源司、嶋津徹、村中俊哉、橋本隆、保尊隆享
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第27回大会
  • Place of Presentation: 筑波大学(つくば)
• [Presentation] 教育プログラム「アジアの種子2013」宇宙実験のためのアズキの生育条件および茎の破断試験方法の検討 (2013)
  • Author(s): 大阪市立大学生物部、栗田あかね、矢野幸子、曽我康一
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第27回大会
  • Place of Presentation: 筑波大学(つくば)
• [Remarks] 大阪市立大学 大学院理学研究科/理学部 植物機能生物学研究室
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/pphys/index.html
• [Remarks] 大阪市立大学 大学院理学研究科/理学部 植物機能生物学研究室
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/pphys/
• [Remarks] 大阪市立大学 大学院理学研究科/理学部 植物機能生物学研究室
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/pphys/index.html