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植物発生・パターン形成に関する数理的研究

Publicly Offered Research

Project AreaMultidimensional Exploration of Logics of Plant Development
Project/Area Number 26113521
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute for Basic Biology

Principal Investigator

藤田 浩徳  基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 特別協力研究員 (10552979)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords気孔パターン形成 / オーキシン極性輸送 / 花芽分裂組織whorlパターン / 茎頂分裂組織 / 植物パターン形成 / 数理モデル解析 / 気孔分化パターン / 花原基ABCモデル
Outline of Annual Research Achievements

(1)気孔パターン形成。今までに気孔系譜細胞の分化制御ネットワークの数理モデルを構築し、様々な気孔パターンを再現してきたが、気孔密度の制御機構はよくわかってなかった。そこで最初に一般的な反応拡散系(activator-inhibitor系)において、そのパターン密度がactivatorの上限・下限に対する平衡点の相対的位置に依存することを明らかにした。そしてこの相関関係を気孔パターン形成に適用することにより、気孔系譜細胞密度の制御機構を明らかにした。
(2)オーキシン極性輸送パターン。今までに一次元空間において局所的オーキシン依存的なPIN1局在制御をモデルに組み込むことより、自己組織的なオーキシン極性輸送の再現を示してきた。今回、2次元細胞格子においても同様にして、自己組織的に極性輸送が形成されることを示し、この制御機構が極性輸送形成に重要であることが示された。
(3)花芽分裂組織のwhorlパターン形成。ag変異体では細胞分裂の停止が行なわれず、それにより萼と花弁の繰り返し構造が形成されるものの、この周期的パターンの形成機構はよくわかっていない。そこで、クラスB遺伝子とSUPとの相互制御および細胞増殖による領域拡大を数理モデルに組み込むことにより、クラスB遺伝子の周期的発現が説明できることを示した。
(4)茎頂分裂組織(SAM)パターン形成。SAMパターン形成において、細胞分裂による領域拡大での増殖モードが重要であり、WUS-CLV3相互制御パラメータに依存して4種類に分類できることを今までに示してきた。しかしその制御機構はよくわかっていなかった。今回、増殖モードがパラメータにより定義される“パターン形成の強さ”に依存し、それが大きくなるにつれて、fluctuation、emergence、division、elongationと増殖モードが変化することを明らかにした。

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。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Washington(米国)

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      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Molecular Framework of a Regulatory Circuit Initiating Two-Dimensional Spatial Patterning of Stomatal Lineage2015

    • Author(s)
      Horst RJ, Fujita H, Lee JS, Rychel AL, Garrick JM, Kawaguchi M, Peterson KM, Torii KU
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 11 Issue: 7 Pages: e1005374-e1005374

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1005374

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Oriented cell division shapes carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea2015

    • Author(s)
      Fukushima K, Fujita H, Yamaguchi T, Kawaguchi M, Tsukaya H, Hasebe M.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6-450

    • DOI

      10.1038/ncomms7450

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evolutionary dynamics of nitrogen fixation in the legume-rhizobia symbiosis.2014

    • Author(s)
      Fujita, H., Aoki, S., and Kawaguchi, M.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 9 Issue: 4 Pages: e93670-e93670

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0093670

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Patten density control in Turing systems2016

    • Author(s)
      Hironori Fujita, Masayoshi Kawaguchi, Keiko U. Torii
    • Organizer
      第26回日本数理生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市 九州大学伊都キャンパス
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] オーキシン極性輸送パターンの数理モデル解析2016

    • Author(s)
      藤田浩徳, 古谷将彦, 川口正代司
    • Organizer
      日本植物学会第80大会
    • Place of Presentation
      沖縄県宜野湾市 沖縄コンベンションセンター
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 気孔パターン形成気孔の数理モデル解析2015

    • Author(s)
      藤田浩徳、Horst Robin、J. Lee Jin Suk、川口正代司、鳥居啓子
    • Organizer
      第55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
      2015-03-18
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  • [Presentation] Reaction-diffusion pattern in shoot apical meristem of plants2015

    • Author(s)
      藤田浩徳
    • Organizer
      第48回日本発生生物学会年会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市 つくば国際会議場
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 根粒共生系における進化ダイナミクスモデル2015

    • Author(s)
      藤田浩徳、青木誠志郎、川口正代司
    • Organizer
      第17回日本進化学会
    • Place of Presentation
      東京都文京区 中央大学後楽園キャンパス
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      2015 Annual Research Report
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  • [Presentation] Patten formation of stomatal lineage cells in plants2015

    • Author(s)
      Hironori Fujita, Ya-Chen Lisa Lin, MasayoshiKawaguchi, Keiko U. Torii
    • Organizer
      第25回日本数理生物学会年会
    • Place of Presentation
      京都府京都市 同志社大学今出川キャンパス
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Oriented cell division shapes carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea2015

    • Author(s)
      藤田浩徳
    • Organizer
      The 26th CDB meeting “Mechanistic Perspectives of Multicellular Organization”
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市 理研CDB
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  • [Presentation] 多細胞ダイナミクスに関する数理モデルの構築と葉形態形成への適用2014

    • Author(s)
      藤田浩徳,福島健児,川口正代司,長谷部光泰
    • 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
      2014-09-01
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  • [Presentation] Model for Stomatal Pattern Formation in Plants2014

    • Author(s)
      Hironori Fujita
    • Organizer
      The Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2014-07-29
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Reaction-diffusion pattern in shoot apical meristem of plants2014

    • Author(s)
      Hironori Fujita, Masayoshi Kawaguchi
    • Organizer
      第47回日本発生生物学会
    • Place of Presentation
      WINC AICH(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-05-27 – 2014-05-28
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      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 基礎生物学研究所 共生システム研究部門

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/miyakohp/index.html

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      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 植物数理モデリング

    • URL

      http://cs.nibb.ac.jp/miyakohp/asari/

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      2015 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2022-01-27  

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