2022 Fiscal Year Annual Research Report
| 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 |
18H05489
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
出村 拓 奈良先端科学技術大学院大学, デジタルグリーンイノベーションセンター, 教授 (40272009)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西谷 和彦 神奈川大学, 理学部, 教授 (60164555)
大谷 美沙都 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (60435633)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 細胞壁パターン / 重力屈性 / マイクロフォーカスX線CT / 数理モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）構造力学的アプローチによる細胞壁マイクロドメイン化メカニズムの解明○木部道管細胞の分化誘導系を利用して、二次細胞壁ドメインの機械的強度の向上をAFMによって確認した。また、セルロース微繊維の形成不全変異体では、分化誘導後の細胞弾性が顕著に低下することから、道管構造の機械的な維持に二次細胞壁のセルロース微繊維が大きく貢献することが示唆された。また、マメ科植物の運動を駆動する葉枕運動細胞の一次細胞壁に存在する、力学的に柔軟なスリット構造「葉枕スリット」を発見した。この葉枕スリットの内部は脱メチルエステル化ペクチンが豊富であり、有限要素法により葉枕スリットが細胞の可逆的な伸展に寄与することを示した。
（２）重力屈性・あて材形成に見る力学的最適化戦略の解明○ユーカリ・グロブルス(Eucalyptus globulus)を材料として、樹木において一般的に観察される主茎切断後に生じる側枝形状の変化や、それに伴って生じる引張あて材形成のメカニズム解明のための基盤作りに取り組み、２～３週間で80%以上の側枝が屈曲し、ほぼ全ての側枝で引張あて材形成が誘導される実験条件を確立した。
（３）植物器官新生における細胞壁の可塑的制御による力学的最適化の解明○概日リズムなどにしたがった周期的な運動を示すシロイヌナズナの葉柄について、経時的な3D形状変化をマイクロフォーカスX線CTによって非破壊的に解析した。3D構築像から葉柄の運動活動量と組織成長量を高精度で測定することで、葉柄運動が組織成長に依存することを支持する結果を得た。このことは、葉柄運動時の細胞成長に伴って引き起こされる細胞壁組成の変化が、運動の駆動制御にとって重要であることを示唆している。
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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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