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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Real-time imaging analysis of highly ordered structure of cell wall in trees

Research Project

Project/Area Number 15H04527
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

船田 良  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梶田 真也  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40323753)
半 智史  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
渡邊 宇外  千葉工業大学, 先進工学部, 准教授 (70337707)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords木質バイオマス / 植物細胞壁 / 管状要素 / 細胞骨格 / 微小管 / セルロースミクロフィブリル / リグニン沈着 / 生体イメージング
Outline of Annual Research Achievements

再生可能な資源・エネルギーである木質バイオマスの高度有効利用は、循環型社会の構築のために重要である。木材など樹木が生産する木質バイオマスの有効利用のためには、材質特性を決定する木材の形成機構、特に細胞壁高次構造の形成機構など二次木部細胞の分化過程を充分に解明することが不可欠である。そこで本研究課題では、申請者らが発見した、仮道管や道管要素などに形態が類似した二次木部様細胞を樹木の培養細胞から直接誘導する新規モデル系を用いて、細胞壁高次構造の形成機構を明らかにする。そこで、ポプラ培養細胞の誘導条件を詳細に検討したところ、管状要素への誘導率の向上にはオーキシンとブラシノステロイド両者の相互作用が重要であること、部分的な乾燥処理が厚い二次壁と有縁壁孔など複雑な構造を有する二次木部様細胞への誘導率を向上させること、合成オーキシンの一種であるNAAにジベレリンを添加すると二次木部様細胞のサイズを増大させること、など二次木部様細胞への直接誘導系の最適条件に関する新知見を得た。また、蛍光プローブを結合させたモノリグノールを与えたポプラ培養細胞由来の管状要素において、強い蛍光が観察された。管状要素においても、リグニン重合に関わる酵素が存在し、培地中のモノリグノールを利用してリグニンの生合成が行われ、二次壁中に沈着したといえる。さらに、管状要素の周囲のセルコーナーにも蛍光が観察され、セルコーナーの木化にも外生的に処理したモノリグノールが利用された。蛍光プローブを利用した本実験系は、二次木部様細胞の木化過程をin vitroで解析できるモデル系として有効であるといえる。一方、GFP融合タンパク質を発現させて微小管の挙動をリアルタイムで連続的に解析したところ、微小管の配向とセルロースミクロフィブリルの配向が一致したことから、微小管が複雑な細胞壁高次構造を制御しているといえる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (29 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Universitas Gadjah Mada(インドネシア)

    • Country Name
      INDONESIA
    • Counterpart Institution
      Universitas Gadjah Mada
  • [Int'l Joint Research] Bangladesh Agricultural University(バングラデシュ)

    • Country Name
      BANGLADESH
    • Counterpart Institution
      Bangladesh Agricultural University
  • [Int'l Joint Research] Nanyang Technological University(シンガポール)

    • Country Name
      SINGAPORE
    • Counterpart Institution
      Nanyang Technological University
  • [Journal Article] Climate change and the regulation of wood formation in trees by temperature2018

    • Author(s)
      Begum, S., Kudo, K., Rahman, Md H., Nakaba, S., Yamagishi, Y., Nabeshima, E., Nugroho, D.W., Oribe, Y., Kitin, P., Jin H.O., Funada, R.
    • Journal Title

      Trees-Structure and Function

      Volume: 32 Pages: 3-15

    • DOI

      10.1007/s00468-017-1587-6

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation of new networks of earlywood vessels in seedlings of the deciduous ring-porous hardwood Quercus serrata in springtime2018

    • Author(s)
      Kudo, K., Utsumi Y., Kuroda, K., Yamagishi, Y., Nabeshima E., Nakaba, S., Yasue, K., Takata, K., Funada, R
    • Journal Title

      Trees-Structure and Function

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s00468-018-1667-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stem gravitropism and tension wood formation in Acacia mangium seedlings inclined at various angles2018

    • Author(s)
      Nugroho, W.D., Nakaba, S., Yamagishi, Y., Begum, S., Rahman, M.H., Kudo, K., Marsoem, S.N., Funada, R.
    • Journal Title

      Annals of Botany

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1093/aob/mcy056

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Changes in the morphology and functions of vacuoles during the death of ray parenchyma cells in Cryptomeria japonica2018

    • Author(s)
      Arakawa, I., Funada, R., Nakaba, S.
    • Journal Title

      Journal of Wood Science

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s10086-017-1692-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Partial desiccation enhances induction of secondary xylem-like tracheary elements from calli of hybrid poplar (Populus sieboldii x P. grandidentata)2017

    • Author(s)
      Yamagishi, Y., Yoshimoto, J., Ide, S., Nakaba, S., Watanabe, U., Funada, R.
    • Journal Title

      Trees-Structure and Function

      Volume: 31 Pages: 1083-1089

    • DOI

      10.1007/s00468-016-1411-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Locally heated dormant cambium can re-initiate cell production independently of new shoot growth in a deciduous conifer, Larix kaempferi2017

    • Author(s)
      Oribe, Y., Funada, R
    • Journal Title

      Dendrochronologia

      Volume: 46 Pages: 14-23

    • DOI

      10.1016/j.dendro. 2017.09.001

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] トチノキ培養細胞を用いたせん孔をもつ管状要素の分化誘導2018

    • Author(s)
      山岸祐介,鎌田 裕,荒川圭太,佐野雄三,工藤佳世,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] 蛍光プローブによるポプラ培養細胞の管状要素誘導系におけるリグニン沈着の可視化2018

    • Author(s)
      吉田裕子,山岸祐介,飛松裕基,梅澤俊明,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] 心材形成過程の解析への自家蛍光を用いたスペクトルイメージングの応用2018

    • Author(s)
      半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] 枝打ちがヒノキの早晩材付近の仮道管形態に与える影響2018

    • Author(s)
      葭葉 司,平野 優,小林 元,安江 恒,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] ウルシの種子を用いた組織培養による植物体再生に関する研究2018

    • Author(s)
      塚田健太郎,岡田健汰,半 智史,船田 良,山岸祐介,田端雅進
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] トドマツ不定胚形成細胞(ESM)からの不定胚形成および植物体再生に関する研究2018

    • Author(s)
      秋山佳貴,塚田健太郎,山岸祐介,中田了五,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] ウルシの種子からのカルス誘導と有用物質の解析2018

    • Author(s)
      岡田健汰,塚田健太郎,吉田裕子,Md Hasnat Rahman,田端雅進,船田 良,半 智史
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] Wood formation in tropical trees: understanding the changes in cambial activity in relation to the rainfall pattern in hardwood trees grown in Yogyakarta, Java Island, Indonesia2018

    • Author(s)
      MD Hasnat Rahman,Widyanto Dwi Nugroho,Satoshi Nakaba,Yusuke Yamagishi,Shahanara Begum,Sri Nugroho Marsoem,Ryo Funada
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] オーキシンの移動の制御を目的とした剥皮およびNPA塗布処理による形成層細胞の変化2018

    • Author(s)
      吉永恵理子,Peter Kitin,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] ゲッケイジュのカルス培養およびオイゲノールの分析に関する研究2018

    • Author(s)
      平木李奈,秋山佳貴,塚田健太郎,吉田裕子,Nuoendagula,梶田真也,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] チークの引張あて材における組織学的特徴の解析2018

    • Author(s)
      北見夏海斗,Widyanto Dwi Nugroho,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] ドリアン属のタイルセルの解剖学的特徴とその分化過程2018

    • Author(s)
      藤井美帆,Widyanto Dwi Nugroho,安部 久,半 智史,船田 良
    • Organizer
      第68回日本木材学会大会
  • [Presentation] 樹木木部細胞壁の形成機構2018

    • Author(s)
      船田 良, 山岸祐介, 半 智史
    • Organizer
      セルロース学会北海道・東北支部セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Regulation of Cambial Activity in Trees: the Role of Temperature and Precipitation2017

    • Author(s)
      Ryo Funada, Md Hasnat Rahman, Shahanara Begum, Kayo Kudo, Yusuke Yamagishi, Eri Nabeshima, Widyanto Dwi Nugroho, Sri Nugroho Marsoem, Yuichiro Oribe, Satoshi Nakaba
    • Organizer
      The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tracheary Elements in Calli of Japanese Horse Chestnut (Aesculus turbinata) Form Perforation Plates Like Structures2017

    • Author(s)
      Yusuke Yamagishi, Yutaka Kamada, Kayo Kudo, Satoshi Nakaba, Yuzou Sano, Ryo Funada
    • Organizer
      The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Pattern of Location of the First Earlywood Vessels in the Current year’s xylem in a Ring-porous Hardwood, Quercus serrata2017

    • Author(s)
      Kayo Kudo, Yuichiro Oribe, Shahanara Begum, Yusuke Yamagishi, Eri Nabeshima, Md Hasnat Rahman, Satoshi Nakaba, Katsuhiko Takata, Ryo Funada
    • Organizer
      The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Initiation of Starch Accumulation in Ray Parenchyma Cells in Larix kaempferii2017

    • Author(s)
      Izumi Arakawa, Koh Yasue, Ryo Funada, Satoshi Nakaba
    • Organizer
      The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sequential analysis of rhytidome formation in Cryptomeria japonica, Quercus serrata and Cercidiphyllum japonicum2017

    • Author(s)
      Megumi Ohse, Ryo Funada, Satoshi Nakaba
    • Organizer
      The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東京農工大学植物資源形成学研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~keisei/

  • [Remarks] 東京農工大学研究者情報

    • URL

      http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/1/0000023/profile.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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