1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11460075
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤川 清三 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (50091492)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船田 良 北海道大学, 農学部, 助教授 (20192734)
竹澤 大輔 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (20281834)
荒川 圭太 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (00241381)
佐野 雄三 北海道大学, 農学部, 助手 (90226043)
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| Keywords | 細胞壁 / 木部放射柔細胞 / 凍結 / 細胞壁結合蛋白質 / 深過冷却 / 細胞外凍結 / 低温環境 / 電子顕微鏡 |
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| Research Abstract |
季節的低温馴化により凍結挙動を過冷却から細胞外凍結へと変えることがこれまでの研究で知られていたシラカンバ及びレッド・オジャー・ドグウッド木部放射柔細胞について、低温馴化による細胞壁の構造特性変化を調べた。1)このうち、シラカンバ木部放射柔細胞は夏期に-15度C付近、冬期には-55度Cまで過冷却することが明らかになり、細胞外凍結タイプではなく、深過冷却タイプから細胞外凍結タイプへの移行形木部柔細胞であることを明らかにした。2)これら樹種の凍結挙動の違いを明らかにするため、細胞内溶液の融解温度を測定したが両者に違いは見られなかった。3)次いで、液体窒素による凍結・融解により原形質膜を破壊した試料を作成し、木部放射柔細胞の細胞壁のみが示す凍結挙動を調べた。その結果、シラカンバ木部放射柔細胞の過冷却度は夏期、冬期にそれぞれ-15度C、-30度Cであり、レッド・オジャー・ドグウッド木部放射柔細胞は夏期、冬期にそれぞれ-10度C、-5Cであった。これらの結果は、凍結挙動が細胞外凍結へと移行するに従い細胞壁が示す過冷却度は減少する事を示す。4)これら樹種間、あるいは季節的に、電子顕微鏡観察で認められる壁層構造の違いは認められなかった。5)そのため、シラカンバについて細胞壁結合蛋白質の季節的変化を調べ、冬期には夏期に比べ10倍以上の蛋白質が蓄積することを明らかにし、6)これらの細胞壁結合蛋白質の抽出・除去によりシラカンバ及びハクウンボク木部放射柔細胞の凍結挙動が変わることを明らかにした。7)シラカンバ木部放射柔細胞について、冬期特異的に細胞壁に蓄積するいくつかの蛋白質の抗体を作成し、これらがキチナーゼ様蛋白質と高い相関性を持つことを明らかにした。
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[Publications] N. Ukaji: "Accumulation of small heat-shock protein homologs in the endoplasmic reticulum of cortical parenchyma cells in mulberry in association with seasonal cold acclimation"Plant Physiology. 120. 481-489 (1999)
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[Publications] Y. Utsumi: "The progression of cavitation in earlywood vessels of fraxinus mandshurica var japonica during freezing and thawing"Plant Physiology. 121. 897-904 (1999)
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[Publications] S. Fujikawa: "Freezing behavior of xylem ray parenchyma cells in softwood species with differences in the organization of cell walls"PROTOPLASMA. 206. 31-40 (1999)
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[Publications] K. Kuroda: "Seasonal changes in the freezing behavior of xylem ray parenchyma cells in four boreal hardwood species"CRYOBIOLOGY. 38. 81-88 (1999)
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[Publications] M. Nagao: "Akinete formation in Tribonema bombycinum Derbes et solier (Xanthophyceae) in relation to freezing tolerance"Journal of Plant Research. 112. 163-174 (1999)
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[Publications] S. Fujikawa: "Determination of the role of cold acclimation-induced diverse changes in plant cells from the viewpoint of avoidance of freezing injury"Journal of Plant Research. 112. 237-244 (1999)
