2017 Fiscal Year Research-status Report
新規in vitro誘導系を用いた二次木部管状要素形成における細胞骨格挙動の解析
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16K18726
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山岸 祐介 北海道大学, 農学研究院, 助教 (80770247)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 二次木部細胞 / 二次壁 / 細胞骨格 / 管状要素 / 植物組織培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木材などの木質資源の利用の中心となる樹幹を構成する二次木部細胞の分化形成機構の理解は、木質資源の効率的な生産を行う上で重要である。本研究では、樹幹の直接観察では困難な二次木部細胞の形成過程を解析するために、樹木由来の培養細胞から二次壁が広い面積で肥厚し、有縁壁孔をもつといった二次木部の道管要素や仮道管（管状要素）の特徴をもつ細胞が誘導される条件を確立し、さらにその細胞の分化過程における細胞骨格の挙動を解析することを目的としている。
本年度は道管要素の通水機能の発現に重要な構造であるせん孔の形成が再現されるという特徴を持つトチノキ培養細胞の管状要素の誘導率向上に取り組んだ。昨年度までの交雑ポプラを用いた実験の結果から、細胞の増殖維持に従来用いてきた2,4-ジクロロフェノキシ酢酸（2,4-D）とは異なる種類の合成オーキシンであるナフチル酢酸（NAA）の添加によって、細胞の分化に異なる影響を持つ可能性が明らかになった。そこでNAAを別種の植物ホルモンであるブラシノライドと組み合わせて添加することで誘導率の向上を図った。その結果、細胞を増殖培地からブラシノライドを単独で添加した培地へ移した条件では管状要素量の向上が認められなかったのに対し、NAAとブラシノライドを組み合わせて添加した培地に移した条件では誘導率の向上が認められた。また、誘導された管状要素には大径のせん孔形成が認められた。これらのことから、トチノキ培養細胞からの管状要素誘導系はせん孔形成を経時的に一細胞で解析するためのモデルとして活用が期待できる。
また、針葉樹であるヨーロッパトウヒ（Picea abies）の成熟種子から培養細胞を新たに誘導し、安定的な増殖・維持に成功した。また誘導された一部の細胞において二次壁が厚く肥厚し、針葉樹の仮道管に見られるような有縁壁孔の形成が観察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
二次木部管状要素の分化過程を解析する材料として、新たにトチノキ培養細胞を用いた誘導培地の検討を行い、その管状要素誘導量の向上に成功した。トチノキ培養細胞にはせん孔様の構造の形成が認められたことから、せん孔形成を解析するための材料としての活用が期待できる。さらに、ヨーロッパトウヒの培養細胞を作出し、その一部に針葉樹の仮道管に認められるような形態的特徴が観察されたことから、広葉樹とは異なる組織構造を持つ針葉樹における二次木部細胞の形成過程の解析をさらに進めることが可能になった。
一方で、前年度までにアグロバクテリウム法による細胞骨格の可視化を目的とした、交雑ポプラ培養細胞への蛍光タンパク遺伝子の導入を実施していたが、作出されたセルラインにおいて安定した蛍光タンパクの発現が認められなかった。そこで感染に用いる菌株や抗生物質の種類や濃度などの再検討を行い、現在新たなセルラインの作出を行っている。そのため今年度予定していた管状要素分化課程における細胞骨格の経時的な観察には至っていない。これらの結果から、総合的にやや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に引き続き、交雑ポプラ培養細胞への蛍光タンパク遺伝子の導入を進める。作出された蛍光タンパク遺伝子導入株に対し、今年度までに検討した管状要素誘導条件によって、管状要素を誘導する。共焦点レーザ走査顕微鏡を用い、管状要素分化過程にある細胞の細胞骨格の挙動を経時的に観察し、その機能を考察する。
また、交雑ポプラ培養細胞や、今年度までに新たにモデル系としての可能性が示されたトチノキ培養細胞や針葉樹の培養細胞について、二次木部管状要素の特徴である広い面積での二次壁肥厚や有縁壁孔付近のセルロースミクロフィブリルの堆積について、各種顕微鏡を用いて詳細な解析を進めることで、樹木の樹幹内で形成される環状要素との構造を行い、木部細胞を解析するモデル実験系としての適用可能な範囲を評価する。
これらの実験を通じ、二次木部形成における細胞骨格の動的な挙動及び、その制御に関わる要因についての情報を得る。
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| Causes of Carryover |
消耗品費として培養関連器具類を計上していたが、年度内の使用量が予想よりも少なく、購入時期がずれ込んだ器具類があった。これらについては次年度において早期の購入を予定している。
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