The plant cell wall as information processing system

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 24114001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 西谷 和彦 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (60164555)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 出村 拓 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (40272009) ; 澤 進一郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748) ; 大林 武 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (50397048) ; 工藤 光子 立教大学, 理学部, 特任准教授 (90594078)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2017-03-31
• Keywords: 細胞壁 / 発生制御 / 植物 / シグナル分子 / 生物間相互作用

Outline of Annual Research Achievements

本領域の総括班は、班員の研究支援と班員間の共同研究推進などの領域内部に向けた活動に加え、領域の研究成果やデータベースの領域外へ向けた発信、更に一般社会へ向けた研究成果の還元のための活動を目的としている。
解析支援センターは西谷が代表となり，細胞壁の免疫組織学および糖質分析，植物ホルモンの定量，細胞壁関連酵素反応の解析，細胞・組織内の糖質の局在解析などを通して、他の班員との共同研究および研究協力を継続して推進した。オミクス支援室は奈良先端大に拠点を置き，出村が代表となり次世代シクエンサーを活用して班員にオミクス解析の支援を行ってきた。オミクスのデータベースの構築・発信は、大林が担当し，植物細胞壁の情報処理空間のオミクスに特化した独自の公的データベースを恒常的に更新しながら世界に発信している。イメージング解析支援室は東大に拠点を置き細胞壁動態に関わる高分解の単分子リアルタイム計測から網羅的・定量的イメージング解析までの幅広い可視化技術を支援する。更に可視化用の汎用性の高い解析ソフトウェアを開発し、班員に提供すると同時に，世界の研究者の利用に供している。
広報活動は工藤、大林、澤が中心となり、一般社会へ向けた啓発活動と専門家に向けたデータベースや実験プロトコル発信の二本立てで進めてきた。一般社会に向けたアウトリーチ活動は工藤が中心となり細胞壁の拡大モデルや細胞壁機能をテーマとしたアプリを作成し、国内の主要な大学，研究所などで児童生徒一般人を対象にした公開展示および啓発イベントを実施してきた。また、４年間の公開展示の内容を纏めた配布用の冊子を出版した。西谷は大学生に向けた植物生理学の教科書の翻訳を監訳した。一方、専門家用のデータベースのウェブサイトを整備・更新し，データベース公開をつづけている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The plant extracellular enzyme AtXTH3 catalyses covalent cross-linking between cellulose and cello-oligosaccharide. (2017)
  • Author(s): Shinohara, N., Sunagawa, N., Tamura, S., Yokoyama, R., Ueda, M. Igarashi, K, Nishitania, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evolution of plant conducting cells: perspectives from key regulators of vascular cell differentiation. (2017)
  • Author(s): Ohtani M, Akiyoshi N, Takenaka Y, Demura T
  • Journal Title: J Exp. Bot. Volume: 68 Pages: 17-26
  • DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erw473
• [Journal Article] Negative phototaxis in M. incognita. (2017)
  • Author(s): Oota, M., Gotoh, E., Endo, M., Ishida, T., Matsushita, T., Sawa, S.
  • Journal Title: Nem. Res. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
• [Journal Article] Arabidopsis regenerating protoplast: A powerful model system for combining the proteomics of cell wall proteins and the visualization of cell wall dynamics (2016)
  • Author(s): Yokoyama, R., Kuki, H., Kuroha, T., Nishitani, K.
  • Journal Title: Proteomes Volume: 4 Pages: 34
  • DOI: 10.3390/proteomes4040034
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plant Aurora kinases interact with and phosphorylate transcription (2016)
  • Author(s): Takagi M, Sakamoto T, Suzuki R, Nemoto K, Obayashi T, Matsunaga TM, Hirakawa T, Kurihara D, Nariai Y, Urano T, Sawasaki T, Matsunaga S.
  • Journal Title: J Plant Res Volume: 129 Pages: 1165-1178
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0860-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ALCOdb: Gene Coexpression Database for Microalgae. (2016)
  • Author(s): Aoki Y, Okamura Y, Ohta H, Kinoshita K, Obayashi T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 57 Pages: e3
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv190
• [Journal Article] ATTED-II in 2016: a plant coexpression database towards lineage-specific coexpression. (2016)
  • Author(s): Aoki Y, Okamura Y
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 57 Pages: e5
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv165
• [Journal Article] Loss of inositol phosphorylceramide sphingolipid mannosylation induces plant immune responses and reduces cellulose content in Arabidopsis. (2016)
  • Author(s): Fang L, Ishikawa T, Rennie EA, Murawska GM, Lao J, Yan J, Tsai AY, Baidoo EE, Xu J, Keasling JD, Demura T, Kawai-Yamada M, Scheller HV, *Mortimer JC
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 28 Pages: 2991-3004
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1105/tpc.16.00186
• [Journal Article] Modification of plant cell wall structure accompanied by enhancement of saccharification efficiency using a chemical, lasalocid sodium. (2016)
  • Author(s): Ohtani M, Okubo-Kurihara E, Kurihara Y, Kakegawa K, Kobayashi M, Nagata N, Komatsu T, Kikuchi J, Cutler S, Demura T, Matsui M
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 34602
  • DOI: 10.1038/srep34602
• [Journal Article] A Transcriptional and metabolic framework for secondary wall formation in Arabidopsis. (2016)
  • Author(s): Li Z, Omranian N, Neumetzler L, Wang T, Herter T, Usadel B, Demura T, Giavalisco P, Nikoloski Z, Persson S.
  • Journal Title: Plant Physiol Volume: 172 Pages: 1334-1351
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1104/pp.16.01100
• [Journal Article] Primary metabolism during biosynthesis of secondary wall polymers of protoxylem vessel elements. (2016)
  • Author(s): Ohtani M, Morisaki K, Sawada Y, Sano R, Uy ALT, Yamamoto A, Kurata T, Nakano Y, Suzuki S, Matsuda M, Hasunuma T, Hirai MY, Demura T
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 172 Pages: 1612-1624
  • DOI: 10.1104/pp.16.01230
• [Journal Article] Three-dimensional imaging of plant organs using a simple and rapid transparency technique. (2016)
  • Author(s): Hasegawa J, Sakamoto Y, Nakagami S, Aida M, Sawa S, Matsunaga S
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 57 Pages: 462-472
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw027
• [Journal Article] CLE peptides and their signaling pathways in plant development. (2016)
  • Author(s): Yamaguchi, Y., Ishida, T.,Sawa, S.
  • Journal Title: J. Exp. Bot. Volume: 67 Pages: 4813-4826
  • DOI: 10.1093/jxb/erw208
• [Journal Article] Polyamine resistance is increased by mutations in a nitrate transporter gene NRT1.3 (AtNPF6.4) in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • Author(s): Tong, W., Imai, A., Shigenobu S., Yamaguchi, K., Hasebe, M., Sawa, S., Motose, H., and Takahashi, T.
  • Journal Title: Front.plant Sci. Volume: 7 Pages: 834
  • DOI: 10.3389/fpls.2016.00834
• [Presentation] XTHの新規機能に基づく新しい植物細胞壁像 (2017)
  • Author(s): 篠原直貴，砂川直輝，田村理，横山隆亮，上田実，五十嵐圭日子，西谷和彦
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 浮きイネの深水伸長応答におけるゲノムワイド関連解析 (2017)
  • Author(s): 黒羽剛，リコガムヤオ，永井啓祐，横山隆亮，西谷和彦，田宮元，芦苅基行
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] プロトプラスト細胞壁再生系:細胞壁構築プロセスの可視化・定量化のためのツール (2017)
  • Author(s): 九鬼寛明,桧垣匠,横山隆亮,馳澤盛一郎,西谷和彦
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 茎寄生植物アメリカネナシカズラにおける核内倍加を介した吸器形成制御メカニズムの解析 (2017)
  • Author(s): 鳴川秀樹,加賀悠樹,柴田航希,倉田哲也,大林武,黒羽剛,横山隆亮,西谷和彦
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 茎寄生植物ネナシカズラの寄生部で発現するアラビノガラクタンプロテインの機能解析 (2017)
  • Author(s): 穗積亮敬,横山隆亮,西谷和彦,青木考
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの athkt1欠損株における Na, K 循環と蓄積の解析 (2017)
  • Author(s): 竹林昂亮,菊永英寿,加藤恵,横山隆亮,西谷和彦,渡部浩司,須田利美,黒森崇,石川敦司, 堀江智明,鈴井伸郎,尹永根,河地有木,藤巻秀,樋口恭子,森泉,浜本晋,魚住信之
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 茎寄生植物アメリカネナシカズラの吸器形成における局所的な核内倍加の役割 (2016)
  • Author(s): 鳴川秀樹,加賀悠樹,柴田航希,倉田哲也,大林武,黒羽剛,横山隆亮,西谷和彦
  • Organizer: 東北植物学会第６回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-10 – 2016-12-11
• [Presentation] シロイヌナズナの気孔開閉における細胞壁機能の解明 (2016)
  • Author(s): 小椋勇,横山隆亮,黒羽剛,西谷和彦
  • Organizer: 東北植物学会第６回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-10 – 2016-12-11
• [Presentation] 茎寄生植物アメリカネナシカズラCuscuta campestrisの吸器発生における維管束形成メカニズムの解析 (2016)
  • Author(s): 加賀悠樹,柴田航希,倉田哲也,大林武,横山隆亮,西谷和彦
  • Organizer: 東北植物学会第６回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-10 – 2016-12-11
• [Presentation] 茎寄生植物アメリカネナシカズラの花成制御の分子メカニズムの解明 (2016)
  • Author(s): 加藤萌木,横山隆亮,黒羽剛, 阿部光知,西谷和彦
  • Organizer: 東北植物学会第６回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-10 – 2016-12-11
• [Presentation] 細胞壁再生イメージング解析法：細胞壁動態解明への新しいアプローチ (2016)
  • Author(s): 九鬼寛明，桧垣匠，横山隆亮，馳澤盛一郎，西谷和彦
  • Organizer: 東北植物学会第６回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-10 – 2016-12-11
• [Presentation] 新しい植物細胞壁像 (2016)
  • Author(s): 西谷和彦 他
  • Organizer: 植物科学シンポジウム 「植物科学とイノべーション」
  • Place of Presentation: 東京大学弥生講堂（東京都）
  • Year and Date: 2016-12-07 – 2016-12-07
  • Invited
• [Presentation] Rethinking the Mechanisms of Cell Wall Remodeling (2016)
  • Author(s): Nishitani, K
  • Organizer: International Symposium on “Front Lines of Plant Cell Wall Research and Beyond”
  • Place of Presentation: KKR熱海 日本
  • Year and Date: 2016-10-04 – 2016-10-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物細胞壁の力学的ホットスポット (2016)
  • Author(s): 西谷和彦 他
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県宜野湾市)
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-19
• [Presentation] 茎寄生植物アメリカネナシカズラ吸器形成における維管束分化メカニズムの解明 (2016)
  • Author(s): 加賀悠樹，柴田航希，倉田哲也，大林武，横山隆亮，西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県宜野湾市)
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-19
• [Presentation] 茎寄生植物アメリカネナシカズラ吸器発生過程における核内倍加の役割 (2016)
  • Author(s): 鳴川秀樹，加賀悠樹，柴田航希，倉田哲也，大林武，横山隆亮，西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県宜野湾市)
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-19
• [Presentation] XTH-mediated covalent-linking between cellulose and cellulose (2016)
  • Author(s): Shinohara N., Sunagawa N., Igarashi K., Tamura S., Yokoyama R., Ueda M., Nishitani K.
  • Organizer: XIVth Cell Wall Meeting
  • Place of Presentation: ハニア（ギリシャ）
  • Year and Date: 2016-06-12 – 2016-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A bioinformatics approach to the identification, classification, and characterization of cell-wall-related gene families yields evolutionary insights into plant cell walls (2016)
  • Author(s): Yokoyama R., Nishitani K.
  • Organizer: XIVth Cell Wall Meeting
  • Place of Presentation: ハニア（ギリシャ）
  • Year and Date: 2016-06-12 – 2016-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Book] テイツ・ザイガー 植物生理学・発生学 第６版（監訳）講談社 (2017)
  • Author(s): 西谷和彦・島崎研一郎
  • Total Pages: 823
  • Publisher: 講談社
• [Book] 植物細胞壁の情報処理システム (2017)
  • Author(s): 西谷和彦 工藤光子 ウチダヒロコ
  • Total Pages: 56
  • Publisher: 株式会社 グラフィック
• [Book] 応用糖質科学 (2016)
  • Author(s): 西谷和彦 他
  • Total Pages: 170 (85-90)
  • Publisher: 応用糖質科学
• [Book] 遺伝 (2016)
  • Author(s): 西谷和彦 他
  • Total Pages: 336 (265-268 )
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 遺伝 (2016)
  • Author(s): 加賀悠樹・柴田航希・鳴川秀樹・横山隆亮・西谷和彦
  • Total Pages: 336 (284-288 )
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 植物学の百科事典 (2016)
  • Author(s): 西谷和彦 他
  • Total Pages: 802 (324-327, 532-533)
  • Publisher: 丸善出版
• [Remarks] 新学術領域研究「植物細胞壁の情報処理システム」
  • URL: https://www.plantcellwall.jp/
• [Remarks] 東北大学大学院生命科学研究科植物細胞壁機能分野
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/
• [Funded Workshop] International Symposium on "Front Lines of Plant Cell Wall Research and Beyond" (2016)
  • Place of Presentation: KKR熱海
  • Year and Date: 2016-10-04 – 2016-10-05