Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、植物の先端成長細胞の力学的可塑性に着目し、力学的環境応答分子、近赤外蛍光色素を活用した蛍光ライブイメージング、LISD (Laser-induced surface deformation )顕微鏡などの技術を駆使して、植物先端成長細胞の力学的最適化応答機構の解明を目的とする。さらに、植物の単一細胞における空間認知と力学的最適化応答の一部始終を時空間的に描写しようとする本研究から、計画班員と連携した細胞触発型建築構造設計の創造を目指す。
植物細胞は高い膨圧と細胞壁成分による壁圧の力学的バランスを維持して成長する。空間構造学の言葉で置き換えるなら、植物細胞は持続可能な可塑的モノコック構造（応力外皮構造）と捉えることもできよう。我々は、植物細胞が自分の細胞サイズ以下の外界のミクロ構造にも柔軟に反応し、細胞サイズを狭めて成長できることを明らかにしてきた。しかし、このようなミクロな障害物を植物がどのように認識、応答しているかはほとんど分かっていない。本研究では、植物の先端成長細胞の力学的可塑性に着目し、微細加工技術、力学的環境応答分子、近赤外蛍光色素を活用した蛍光ライブイメージングなどの技術を駆使して、植物先端成長細胞の力学的最適化応答機構の解明を目的として研究を遂行し、さらに、植物の単一細胞における空間認知と力学的最適化応答の一部始終を時空間的に描写しようとする本研究から、計画班員と連携した細胞触発型建築構造設計の創造を目指した。微細加工技術については、細胞サイズ以下のマイクロ流路製作について、我々はさまざまな解析内容に最適化したマイクロ流体デバイスを独自に設計、作製する技術を確立した。実際、新たに作製したデバイスを用いた糸状菌の菌糸の先端成長解析において、菌糸幅や系統分類上の近さとは無関係に、生長の遅い菌糸は狭小流路を通過できるのに対して、生長の速い菌糸は狭小流路を通過しにくいことが明らかになった。また、先端成長先端部の伸長（x, y）に合わせて電動ステージを逆向き（-x, -y）に移動させる追尾イメージングに成功し、有機合成化学者とともに開発した細胞壁染色色素を用いた細胞壁形態変化の高感度検出の解析に取り組み、曲率動態解析による記述が可能になった。さらに、重力応答に伴う植物の力学的最適化応答過程における個々の細胞応答を解析するため、xyzθ電動ステージを搭載する水平光軸顕微鏡を作製した。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Open Access: 5 results, Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 8 results) Remarks (1 results)
PLANT MORPHOLOGY
Volume: 34 Issue: 1 Pages: 63-67
10.5685/plmorphol.34.63
Nature Communications
Volume: 13 Issue: 1 Pages: 2533-2533
10.1038/s41467-022-30153-6
mBio
Volume: 12 Issue: 2 Pages: 1-32
10.1128/mbio.03196-20
Plant Reproduction
Volume: 35 Issue: 1 Pages: 47-60
10.1007/s00497-021-00430-3
BioRxiv
Volume: 2021 Pages: 0-0
10.1101/2021.03.26.437120
Volume: ー Issue: 1 Pages: 2650-2650
10.1038/s41467-021-23019-w
https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20210512_itbm.pdf
