木部細胞分化をモデルとした細胞内空間制御機構の解析

• Project Area: Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development
• Project/Area Number: 26113505
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 小田 祥久 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授 (30583257)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2014: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 細胞分化 / 木部細胞 / 細胞骨格 / 転写因子

Outline of Annual Research Achievements

平成２７年度は二次細胞壁のパターンを形成する木部細胞において、局所的に活性化するROP11 GTPaseとその下流で機能するスキャッフォールドタンパク質MIDD1との相互作用因子の探索とその機能解析を行いました。その結果、複数の新規微小管付随タンパク質、ROP GTPaseの活性化および不活性化因子、ROP GTPaseのエフェクター、さらには新規のアクチン繊維付随タンパク質など多数の制御因子が二次細胞壁の沈着パターンを複合的に決定していることが明らかとなりました。特に、表層微小管全体の安定性と、ROP11 GTPaseの活性化のバランスが二次細胞壁のパターンを決定する重要な要因であることを突き止めました。
これらの成果に加え、細胞骨格を介して細胞内構造を制御する新規の転写ネットワークを明らかにするために、７００種類の転写因子についてシロイヌナズナ植物体で過剰発現を行い、細胞の形態に異常をもたらす転写因子を選抜しました。これらの転写因子についてタバコインフィルトレーション法により、微小管マーカーあるいはアクチン繊維マーカーと共発現させ、細胞骨格の構造に影響する転写因子を選抜しました。その結果、１０種類の転写因子を最終候補因子として選抜しました。これらの転写因子を過剰発現する培養細胞株を作出し、これらの転写因子が微小管およびアクチン繊維に与える影響について詳細に調べるとともに、遺伝子発現解析からその下流因子の解析を行いました。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cortical microtubule rearrangements and cell wall patterning (2015)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 6 Pages: 236-239
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00236
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel Coiled-Coil Proteins Regulate Exocyst Association with Cortical Microtubules in Xylem Cells via the Conserved Oligomeric Golgi-Complex 2 Protein (2015)
  • Author(s): Oda, Y., Iida, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 56 Issue: 2 Pages: 277-286
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu197
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A bHLH Complex Activates Vascular Cell Division via Cytokinin Action in Root Apical Meristem (2014)
  • Author(s): Kyoko Ohashi-Ito, Maria Saegusa, Kuninori Iwamoto, Yoshihisa Oda, Hirofumi Katayama, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara and Hiroo Fukuda
  • Journal Title: Current Biology Volume: 24 Issue: 17 Pages: 2053-2058
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.07.050
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Emerging roles of small GTPases in secondary cell wall development (2014)
  • Author(s): Oda, Y., Fukuda, H.
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 5 Pages: 428-432
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00428
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 二次細胞壁パターンの獲得における新規微小管付随タンパク質の機能解析 (2016)
  • Author(s): 杉山友希、若崎眞由美、佐藤繭子、豊岡公徳、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 第５７回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学、盛岡、岩手
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 道管において二次細胞壁パターンを協調的に制御するROP GTPaseシグナルの解析 (2016)
  • Author(s): 長島慶宜、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 第５７回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学、盛岡、岩手
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Two-dimensional microtubule organization in plant xylem cells (2016)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: NIG International Symposium 2016 "Quantitative Biology: force, information and dynamics: X factors shaping living systems"
  • Place of Presentation: National Institute of Genetics, Mishima, Japan
  • Year and Date: 2016-01-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cortical microtubule patterning in xylem cells (2015)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: Biochemistry and Moleclar Biology 2015 (BMB2015)
  • Place of Presentation: Kobe Port Island, Kobe, Japan
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular basis of plant cell wall patterning: a Rho GTPase-driven symmetry breaking in the two-dimensional microtubule organization (2015)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: iCeMS International Symposium Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter
  • Place of Presentation: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Spontaneous pattern formation of Rho GTPase in xylem vessel cells (2015)
  • Author(s): Nagashima, Y., Fukuda, H., Oda, Y.
  • Organizer: iCeMS International Symposium Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter
  • Place of Presentation: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 表層微小管の動態制御に基いた二次細胞壁の空間構築 (2015)
  • Author(s): 杉山友希、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 新潟 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] 道管において壁孔の空間配置を制御するROP GTPaseシグナルの解析 (2015)
  • Author(s): 長島慶宜、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 新潟 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] 木部道管への片道切符：細胞壁の不可逆的な機能転換 (2015)
  • Author(s): 小田祥久、長島慶宜、杉山友希、佐々木武馬、福田裕穂
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 新潟 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] Secondary cell wall patterning in metaxylem vessels (2015)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Secondary cell wall patterning in metaxylem vessels. (2015)
  • Author(s): Oda, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Organizer: Front Lines of Plant Cell Wall Research
  • Place of Presentation: 東大寺総合文化センター・奈良
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-20
  • Invited
• [Presentation] 二次細胞壁パターン形成の理解に向けた新規微小管付随タンパク質の解析 (2015)
  • Author(s): 杉山友希、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス・東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 道管の二次細胞壁パターンを制御する新規ROP エフェクターの解析 (2015)
  • Author(s): 長島慶宜, 福田裕穂, 小田祥久
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス・東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Novel Coiled-Coil Proteins Regulate Exocyst Association with Cortical Microtubules in Xylem Cells (2015)
  • Author(s): Oda, Y., Iida, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス・東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] The molecular basis of secondary cell wall patterns: Dynamic interplay of Rho GTPase and cortical cytoskeleton. (2014)
  • Author(s): Oda, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Organizer: 38th Naito Conference
  • Place of Presentation: ャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ・札幌
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [Presentation] 道管の二次細胞壁パターンを制御する新規ROPシグナル因子の解析 (2014)
  • Author(s): 長島慶宜、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会年会第７８回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス・神奈川
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] 二次細胞壁のパターン構築を制御する新規微小管付随タンパク質の同定 (2014)
  • Author(s): 杉山友希、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会年会第７８回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス・神奈川
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] Live cell imaging of xylem differentiation: dissecting the molecular basis of secondary cell wall patterning. (2014)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium 2014 “Plant Live-Cell Imaging and Microdevices”
  • Place of Presentation: 名古屋大学・名古屋
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] Self-organization of cell wall patterns through the Rho GTPase-cortical microtubule interplay. (2014)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: ESF/EMBO Conference (Cell polarity and membrane trafficking)
  • Place of Presentation: Polonia Castle (Dom Polonii), Pultusk, Poland
  • Year and Date: 2014-05-10 – 2014-05-15
  • Invited
• [Book] The Plant Cell Wall Pattern and Cell Shape. 1st ed, by Hiroo Fukuda, Chapter 7 (2014)
  • Author(s): Oda, Y., Fukuda, H.
  • Publisher: Wiley