2016 Fiscal Year Research-status Report
植物芽生えの初期成長過程に対する重力影響の解析：特にオーキシン極性移動の観点から
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15K11920
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
宮本 健助 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (10209942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡 真理子 鳥取大学, 農学部, 准教授 (20324999)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 自発的形態形成 / オーキシン極性移動 / 微小重力環境 / 過重力環境 / 重力応答性成長制御物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙微小重力環境で植物種子を発芽・生育させると茎および根は自発的形態形成とよばれる特異な形態形成を示す。言い換えると我々が目にする地球上で生育している植物の形態は常に重力の影響を受け続けている結果である。本研究では、重力による形態形成の制御機構の解明を目指し、擬似微小重力環境作成装置（３次元クリノスタット）や過重力作成装置を用い、分子生物学的手法や免疫組織化学的手法、さらには天然物化学の手法を導入し、主にオーキシン極性移動の観点と重力応答性成長制御物質の観点から成長生理学的に解明することを目的としている。今年度は主に以下に示す研究を中心に展開した。
① 植物の姿勢制御機構の解明を目指し、重力応答が正常なアラスカエンドウと重力応答突然変異体ageotropumエンドウを用いて、横たえた両エンドウ芽生えの重力屈性過程の詳細な成長解析を行い、重力屈性における反重力側の成長抑制の重要性を見出した。この結果は一般的とされる重力屈性における重力側の成長促進による屈性メカニズム（コロドニー・ウエント説）に異を唱えるものである。現在、その成長抑制に関わる化学的シグナルの単離・同定を試みている。
② 遠心機を改良して作成した過重力作成装置を用いて、黄化エンドウ芽生え上胚軸を対象に、オーキシン極性移動それ自身、および過重力生育環境のオーキシン極性移動システム構築に対する影響を検討した。その結果、黄化エンドウ芽生え上胚軸のオーキシン極性移動は極めて過重力耐性であることが明らかとなった。
③ ３次元クリノスタット上の擬似微小重力環境下でエンドウ芽生えを生育させるとそのオーキシン極性移動能が低下する。この刺激伝達過程をカルシウム動態に着目し、分子生物学的手法等を用いた解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
重力による形態形成の制御機構の解明を目指し、擬似微小重力環境作成装置（３次元クリノスタット）や過重力作成装置を用い、分子生物学的手法、免疫組織化学的手法を導入し主にオーキシン極性移動の観点から成長生理学的に解明することを目的としている。２年目の成果として、
①重力応答の正常なアラスカエンドウと重力応答突然変異体ageotropumを用いて、重力屈性過程の詳細な成長解析により、重力屈性における反重力側の成長抑制の重要性を見出した。この結果は一般的とされる重力屈性における重力側の成長促進による屈性メカニズムに異を唱えるものである。今後、その成長抑制に関わる化学的シグナルの単離・同定を試み、重力屈性制御機構に関する新規の制御機構に関する説を提唱したいと考えている。
② 過重力作成装置を用いて、オーキシン極性移動それ自身および過重力生育環境のオーキシン極性移動構築に対する影響を検討し、オーキシン極性移動は極めて過重力耐性であることを明らかにした。この結果は新規なものであり、分子メカニズムも含めてオーキシン極性移動の重力耐性機構の解明を目指す基礎的資料が得られたものと考えている。
③ 擬似微小重力環境下でエンドウ芽生えを生育させるとそのオーキシン極性移動能が低下するとともに、機械的刺激受容体の阻害剤であるランタン化合物などを用いて、その刺激伝達過程がカルシウム動態に関連することを示唆する結果が得られている。
上記のことから、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目までの研究成果に基づき、植物の形態形成における重力の役割を、細胞生理学的観点、さらに植物生理活性物質の観点から解明し、その成果を論文の形で取りまとめていく予定である。重力形態形成におけるオーキシン極性移動の重要性と、重力屈性制御における成長抑制物質の関与を示していければと考えている。
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| Causes of Carryover |
下記の理由により消耗品等の支出が抑制されたため。
・実験に必要な試薬や植物培養器材等の購入を予定していたが、学内退職教員より供与いただくことができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2017年度には研究成果をまとめ、日本植物生理学会、日本植物学会、日本宇宙生物科学会、植物化学調節学会などで精力的に研究発表を行いたいと考えている。また、研究成果の国際会議での発表も検討する予定である。
可能であれば生理活性物質の精製のためのHPLCのカラム系などの購入を考えている。
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[Presentation] Altered Auxin Polar Transport Is Essentially Related to Morphogenesis in Response to Changed Gravity Conditions in Etiolated Pea Seedlings2016
Author(s)
Ueda, J., Miyamoto, K., Uheda, E., Oka, M., Kamada, M., Shimazu, T. and Higashibata, A.
Organizer
1th Asian Micrograbity Symposium-2016 (AMS2016)
Place of Presentation
札幌・北海道（北海道大学）
Year and Date
2016-10-25 – 2016-10-29
Int'l Joint Research
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