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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Mechanisms of basic mechanisms and diverity in leaf development

Planned Research

Project AreaIntrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
Project/Area Number 19H05672
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

塚谷 裕一  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90260512)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 堀口 吾朗  立教大学, 理学部, 教授 (70342847)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords葉原基 / エボデボ / 細胞分裂動態 / 数理解析 / 輪郭形状
Outline of Annual Research Achievements

pulse-chase EdU法で葉原基の細胞分裂領域で検出される娘核のセットを、画像情報解析支援班の近藤とともに開発した数理手法により自動抽出することに成功した。ちょうど、イグサ属コウガイゼキショウにおける細胞分裂動態の記載を進めたところ(Yin and Tsukaya 2019)なので、これをさらに改良し、迅速な細胞分裂頻度・角度の自動解析ツールとしていく。
葉の光環境として強光・弱光を比較し、葉原基における細胞分裂と細胞伸長の仮定が大きく異なることを見いだし、それが青色光及びsucroseの影響下にあることを公刊した(Hoshino et al, 2019)。
また3次元的に不規則な形状を示す変異体の解析を、定量性をもって扱う手法として、micro CTで取得した画像を数理的に扱う手法を考案し、公刊した(Furuya et al., 2019)
シロイヌナズナで葉の二次元平面成長を司るANGUSTIFOLIA (AN)については、ヒメツリガネゴケには3コピーあること、そのうち2コピーが全長にわたり類似していて、機能をシロイヌナズナとの間で保存している一方、被子植物とは違う機能を有していることを見いだし、公刊した(Hashida et al,. 2019)。
さらにアリ植物Callicarpa saccataの、葉身の基部にできる特異な袋状構造について、その発生過程を明らかとし、形態学的な特性を記述し公刊した(Sarath et al.2019)。
水陸両用植物のミズハコベについては、その異形葉性の発生過程の記述、輪郭形状と細胞動態の関係、またそれぞれの環境下でのRNAseq解析が順調に進んだ。異例な無限葉を形成するモノフィレア、またグアレアについてもそれぞれ研究基盤が整備できた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初見込みのなかで大きな課題と考えていた数理的手法の取り込みが、想定以上に順調に進んだ。
また非モデル植物であるコウガイゼキショウ、ミズハコベ、Callicarpa saccata、モノフィレア、そしてグアレアといった種群について、それぞれ発生学的解析基盤が整った。とくにミズハコベとモノフィレアではRNAseqデータの取得が進んだことと、whole mount in situが可能となったことで、飛躍的進展が期待できる。
加えて論文としての公刊も順次進んでおり、順調である。

Strategy for Future Research Activity

上記の通り、非モデル植物の種群について、研究基盤が順調に進んだので、当初予定通りに研究を推進していく。ここに、モデル植物のシロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケ、ゼニゴケを使った研究の利点も組み合わせる。また新学術領域の公募班活動が本格スタートするので、支援班共々、班員の得意分野を活かした共同研究を本格化する。

  • Research Products

    (57 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 7 results) Presentation (46 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Two ANGUSTIFOLIA genes regulate gametophore and sporophyte development in Physcomitrella patens2020

    • Author(s)
      Hashida Yoshikazu、Takechi Katsuaki、Abiru Tomomi、Yabe Noriyuki、Nagase Hiroaki、Hattori Koro、Takio Susumu、Sato Yoshikatsu、Hasebe Mitsuyasu、Tsukaya Hirokazu、Takano Hiroyoshi
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 101 Pages: 1318~1330

    • DOI

      doi: 10.1111/tpj.14592

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Morphogenesis of flattened unifacial leaves inJuncus prismatocarpus(Juncaceae)2019

    • Author(s)
      Yin Xiaofeng、Tsukaya Hirokazu
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 222 Pages: 1101~1111

    • DOI

      doi: 10.1111/nph.15649

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Has the impact of endoreduplication on cell size been overestimated?2019

    • Author(s)
      Tsukaya Hirokazu
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 223 Pages: 11~15

    • DOI

      doi:10.1111/nph.15781

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Marchantia polymorpha, a New Model Plant for Autophagy Studies2019

    • Author(s)
      Norizuki Takuya、Kanazawa Takehiko、Minamino Naoki、Tsukaya Hirokazu、Ueda Takashi
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 10 Pages: 935

    • DOI

      doi.org/10.3389/fpls.2019.00935

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Excess Pyrophosphate within Guard Cells Delays Stomatal Closure2019

    • Author(s)
      Asaoka Mariko、Inoue Shin-ichiro、Gunji Shizuka、Kinoshita Toshinori、Maeshima Masayoshi、Tsukaya Hirokazu、Ferjani Ali
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 60 Pages: 875~887

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/pcp/pcz002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple steps of leaf thickening during sun‐leaf formation in Arabidopsis2019

    • Author(s)
      Hoshino Rina、Yoshida Yuki、Tsukaya Hirokazu
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 100 Pages: 738~753

    • DOI

      https://doi.org/10.1111/tpj.14467

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Method for Evaluating Three-Dimensional Morphological Features: A Case Study Using Marchantia polymorpha2019

    • Author(s)
      Furuya Tomoyuki、Kimori Yoshitaka、Tsukaya Hirokazu
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 10 Pages: -

    • DOI

      doi.org/10.3389/fpls.2019.01214

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Re-examination of the role of endoreduplication on cell-size control in leaves2019

    • Author(s)
      Hirokazu Tsukaya
    • Journal Title

      J Plant Res

      Volume: 132 Pages: 571~580

    • DOI

      doi: 10.1007/s10265-019-01125-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Morphological characterization of domatium development in Callicarpa saccata2019

    • Author(s)
      Sarath Emma、Ezaki Kazune、Sasaki Takenori、Maekawa Yu、Sawada Yuji、Hirai Masami Yokota、Soejima Akiko、Tsukaya Hirokazu
    • Journal Title

      Annals of Botany

      Volume: 125 Pages: 521~532

    • DOI

      doi.org/10.1093/aob/mcz193

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 水草からせまる葉の表現型可塑性の仕組みと進化 (Mechanisms and evolution of phenotypic plasticity in leaf forms in aquatic plants)2020

    • Author(s)
      古賀 晧之、塚谷 裕一
    • Organizer
      第67回日本生態学会名古屋大会
    • Invited
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケにおいてアルギニン代謝と茎葉体の発生をつなぐPpAN3シグナルのトランスクリプトーム解析2020

    • Author(s)
      川出 健介、広瀬 侑、堀口 吾朗、及川 彰、平井 優美、斉藤 和季、藤田 知道、塚谷 裕一
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] 細胞伸長に関与するANGUSTIFOLIAのヒメツリガネゴケ遺伝子破壊ラインにおける細胞表層微小管の配向2020

    • Author(s)
      高野 博嘉、武智 克彰、佐藤 良勝、古谷 朋之、矢部 智幸、永瀬 寛朗、服部 考郎、滝尾 進、塚谷 裕一
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] 青色光に応じた葉柄運動におけるオーキシン輸送の多面的な役割2020

    • Author(s)
      大塚 祐太、綿引 雅昭、芳賀 健、酒井 達也、塚谷 裕一
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] リボソームストレスシグナル伝達の鍵因子RING型ユビキチンリガーゼSZK2とリボソームタンパク質 RPL12Bの役割2020

    • Author(s)
      前川 修吾、五十嵐 幹太、深田 かなえ、高原 正裕、西村 奎亮、塚谷 裕一、堀口 吾朗
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] プラスチドおよび細胞質リボソームの生合成異常によって引き起こされるストレス応答経路の解析2020

    • Author(s)
      長嶋 友美、前川 修吾、中田 未友希、塚谷 裕一、堀口 吾朗
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] 水草ミズハコベ水中葉における気孔形成抑制のABAと鍵転写因子による制御2020

    • Author(s)
      ドル 有生、古賀 皓之、塚谷 裕一
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] The role of PRESSED FLOWERb in the morphogenesis of flattened leaf blade2020

    • Author(s)
      Xiaofeng Yin, Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] オーキシン極性輸送阻害条件下における葉原基の細胞分裂制御2020

    • Author(s)
      内藤 万紀子、塚谷 裕一
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] 現生被子植物の系統樹上で最基部に位置するAmborella trichopodaを用いた葉の獲得に関わる進化発生学的研究2020

    • Author(s)
      中山 北斗、塚谷 裕一
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会
  • [Presentation] シロイヌナズナにおけるシュート/地下部境界形成・維持とMIR396の役割2020

    • Author(s)
      保田 歩、塚谷 裕一、堀口 吾朗
    • Organizer
      日本植物形態学会第31回大会
  • [Presentation] 「ボルネオの森を探る」2019

    • Author(s)
      塚谷 裕一
    • Organizer
      琉球大学熱帯生物圏研究センター西表研究施設第7回公開講座
    • Invited
  • [Presentation] Topics in Plant and Animal Development2019

    • Author(s)
      Hirokazu Tsukaya, Hiroki Nishida
    • Organizer
      The 52nd annual meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • Invited
  • [Presentation] ANGUSTIFOLIA3/AtGIF1, as a key element in shoot morphogenesis2019

    • Author(s)
      Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      The 30th International Conference on Arabidopsis Research
    • Invited
  • [Presentation] Comparative Analysis on the Function of RTFL/ DVL Peptide in Arabidopsis thaliana2019

    • Author(s)
      Pin Guo, Hirokazu Tsukaya,
    • Organizer
      The 30th International Conference on Arabidopsis Research
  • [Presentation] ANGUSTIFOLIA3/AtGIF1, as a key element in shoot morphogenesis2019

    • Author(s)
      Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      Invited lecture at State Key Laboratory of Hybrid Rice, Wuhan University
    • Invited
  • [Presentation] Development and Morphogenesis of Flattened Unifacial leaves in Juncus prismatocarpus (Juncaceae)2019

    • Author(s)
      Xiaofeng Yin, Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      Botany 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on morphogenesis of gemmae in Marchantia polymorpha in view of rhizoid precursor cells2019

    • Author(s)
      Pin Guo, Hirokazu Tsukaya,
    • Organizer
      The Mechanisms in Plant Development Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Developmental mechanisms and evolution of heterophylly in an aquatic plant, Callitriche palustris (水草ミズハコベにおける異形葉の発生機構とその進化の解析)2019

    • Author(s)
      古賀 皓之、ドル 有生、亀山 貴都、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本進化学会 第21回 北海道大会
  • [Presentation] Unraveling the molecular mechanisms of development in one-leaf plant, Monophyllaea (モノフィレアの一葉性を支える分子機構の解明を目指して)2019

    • Author(s)
      木下 綾華、古賀 皓之、Kim Sujung、望月 伸悦、長谷 あきら、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本進化学会 第21回 北海道大会
  • [Presentation] The Molecular Basis for the Diverse Patterns of Stomatal Development in the Genus Callitriche (アワゴケ属植物でみられる気孔発生様式の多様性とその分子基盤)2019

    • Author(s)
      ドル 有生、古賀 皓之、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本進化学会 第21回 北海道大会
  • [Presentation] ゼニゴケ精子変態過程におけるオートファジーを介したミトコンドリアの数の制御機構の解明に向けて (Toward understanding how the number of mitochondria is regulated by autophagy during spermiogenesis in Marchantia polymorpha)2019

    • Author(s)
      法月 拓也、南野 尚紀、上田 貴志
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] ゼニゴケの精子変態過程においてミトコンドリアの数はどのように制御されているのか?2019

    • Author(s)
      法月 拓也
    • Organizer
      第8回植物エンドメンブレンミーティング
  • [Presentation] A role of autophagy in regulation of the number of mitochondria during spermiogenesis in Marchantia polymorpha2019

    • Author(s)
      Takuya Norizuki
    • Organizer
      22nd Meeting of the European Network for Plant Endomembrane Research
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 葉の形態の多様性とその背景としての遺伝制御2019

    • Author(s)
      塚谷 裕一
    • Organizer
      MIMS 現象数理学拠点 共同研究集会
    • Invited
  • [Presentation] 植物形態コロキウムの時代2019

    • Author(s)
      塚谷 裕一
    • Organizer
      第31回植物形態学会「学会賞」受賞記念講演
    • Invited
  • [Presentation] アワゴケ属で見出された気孔幹 細胞の分裂パターン多様性とその分子基盤2019

    • Author(s)
      ドル 有生、古賀 皓之、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] オーキシン極性輸送阻害条件下における葉原基の細胞分裂制御2019

    • Author(s)
      内藤 万紀子、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] ANGUSTIFOLIA3を介した葉の細胞サイズ制御機構2019

    • Author(s)
      江崎 和音、大塚 祐太、杉山 宗隆、檜垣 匠、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] 一葉植物モノフィレアの特異な分裂組織における遺伝子発現解析2019

    • Author(s)
      木下 綾華、古賀 皓之、Sujung Kim、望月 伸悦、長谷 あきら、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] 細胞サイズ制御に関して核内倍加の寄与は過大評価されてきた2019

    • Author(s)
      塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] An auxin signaling network translates low-sugar-state input into CCE at the fugu5 cotyledons2019

    • Author(s)
      Hiromitsu Tabeta,Shunsuke Watanabe,Asaoka Mariko,Shizuka Gunji,Masami Y. Hirai,Mistunori Seo,Hirokazu Tsukaya,Ali Ferjani
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケ茎葉体の発生とアルギニン代謝2019

    • Author(s)
      川出 健介、堀口 吾朗、及川 彰、平井 優美、斉藤 和季、藤田 知道、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] 植物リボソームストレスのシグナル伝達因子SZK2とRPL12B の相互作用の意義2019

    • Author(s)
      前川 修吾、五十嵐 幹太、深田 かなえ、高原 正裕、塚谷 裕一、堀口 吾朗
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] A novel transcriptional network that underpins flowering stem structural and mechanical integrity2019

    • Author(s)
      Mariko Asaoka, Shingo Sakamoto, Nobutaka Mitsuda,Hirokazu Tsukaya,Shinichiro Sawa,Ali Ferjani
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] 青色光に応じて葉身で生じるオーキシン応答の偏りの3次元観察2019

    • Author(s)
      大塚 祐太、綿引 雅昭、芳賀 健、酒井 達也、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] アワゴケ属における水環境適応的異形葉の多様性と進化2019

    • Author(s)
      亀山 貴都、古賀 皓之、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水草ミズハコベにおける異形葉の発生ステージング2019

    • Author(s)
      古賀 皓之、ドル 有生、塚谷 裕一
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] Nanoindentation revealed the triggering factor of clv3 det3 flowering stem cracking2019

    • Author(s)
      Ali Ferjani,Mao Ooe,Mariko Asaoka,Shizuka Gunji,Pascale Milani,Gaëll Runel,Olivier Hamant,Hiroko Suzuki,Hikaru Kiyokawa,Gorou Horiguchi,Shinichiro Sawa, Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] The Function of RTFL peptide on the Control of Rhizoid Development in Marchantia polymorpha2019

    • Author(s)
      Pin Guo,Tomoyuki Furuya,Ryuichi Nishihama,Takayuki Kohchi,Takehiko Kanazawa,Takashi Ueda,Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] Spatio-temporal analysis of the effect of excess pyrophosphate on plant development Shizuka2019

    • Author(s)
      Shizuk Gunji,Gorou Horiguchi,Hirokazu Tsukaya,Ali Ferjani
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] Beyond Fibonacci patterns and the golden angle: phyllotactic variations and their cellular origin2019

    • Author(s)
      Xiaofeng Yin, Miho Kitazawa
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
  • [Presentation] 植物のエボデボ ~どうしてこんなに姿が多様なのか~2019

    • Author(s)
      塚谷 裕一
    • Organizer
      大人が楽しむ科学教室2019 千葉市科学フェスタ 千葉市科学館
    • Invited
  • [Presentation] Study on morphogenesis of gemmae in Marchantia polymorpha in view of rhizoid precursor cells2019

    • Author(s)
      Pin Guo, Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      The Mechanisms in Plant Development Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toward understanding how the number of mitochondria is regulated by autophagy during spermiogenesis in Marchantia polymorpha2019

    • Author(s)
      Takuya Norizuki, Naoki Minamino, Takashi Ueda
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
  • [Presentation] How to make a flat leaf without the adaxial identity2019

    • Author(s)
      Xiaofeng Yin, Hirokazu Tsukaya
    • Organizer
      2019 National Congress of Plant Biology (2019全国植物生物学大会)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 植物の周期と変調

    • URL

      https://plant-periodicity.org/

  • [Remarks] 東京大学大学院 理学研究科 生物科学専攻 発生進化研究室

    • URL

      http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~bionev2/jp/index.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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