植物の姿勢を最適化する張力応答のライブイメージングと分子機構の解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Elucidation of the strategies of mechanical optimization in plants toward the establishment of the bases for sustainable structure system |
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| Project/Area Number |
21H00370
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
本瀬 宏康 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (70342863)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 形態形成 / 成長極性 / 姿勢 / メカニカルシグナル / 張力応答 / メカニカルフィードバック / 微小管 / ゆらぎ / 成長方向 / 姿勢制御 / キナーゼ |
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| Outline of Research at the Start |
生物の形作りでは、器官や組織の形が、刻一刻と複雑に変化していきます。このような形の変化は、多様な形態を生み出すのに必要ですが、異常な変形やサイズの変動が生じやすい危険性をはらんでいます。そこで、体の各部位の位置をモニターし、全体の形にフィードバックする仕組みが必要となります。植物では、形態形成によって発生する張力がシグナルとなり、全体の形にフィードバックされますが、その機構はわかっていません。本研究では、張力に応答して局在を変化させるユニークな性質を持つタンパク質を用いて、張力応答を可視化し、その仕組みを明らかにします。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、張力応答を抑制し、植物の成長方向と姿勢を整えるシロイヌナズナNIMA関連キナーゼ6（NEK6）をモデル系として、張力応答の可視化とメカニズムの解明を目指した。
１）NEK6を用いた張力応答のイメージング： NEK6-GFPと微小管全体をラベルするmCherry-TUB6を発現する２重ラベル株を用いて、花茎・めしべ・種子において、張力応答をイメージングした。取得した画像からNEK6と微小管の配向を定量化するため、画像解析を行った。花茎は円柱形の法則がほぼ適用でき、長軸に垂直な胴回り方向の張力が、長軸方向の張力の約２倍と考えられていた。しかし、分裂が盛んな花茎先端部では微小管の配向にばらつきがあり、必ずしも胴回り方向ではなくばらつきが見られた。一方、細胞伸長が盛んな基部側では、胚軸と同様に長軸方向に配向した。めしべや種子では、ほぼ胴回り方向に配向していた。従って、張力応答は細胞や組織・器官によってばらつきがあり、成長段階によってダイナミックに変化することで、光や重力などの環境刺激に柔軟に対応・応答できると考えられる。細胞除去実験や変異体の表現型解析もあわせて、研究のまとめを行った。
２）NEK6のドメイン解析と張力応答の解析： 変異や欠失を導入したNEK6-GFPの局在と張力応答を解析した。キナーゼ活性を消失したNEK6でも張力に応答することを明らかにした。また、微小管局在に必要なドメインを特定した。加えて、部分長NEK6-GFPが張力プローブとして使用できることが示された。これらのドメインに結合する因子の探索を進めた。
３）張力応答を制御する因子の解析：カタニンとNEK6の相反作用についての研究を進め、論文としてまとめた。また、NEK6と相互作用する因子の解析、NEK6の局在異常を示す変異体のスクリーニングを進めた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
