2020 Fiscal Year Annual Research Report
New approach to reveal heartwood formation: elucidation of temporally and spatially dynamics of autolytic enzymes that control cell death
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19H03014
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
半 智史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船田 良 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734)
粟野 達也 京都大学, 農学研究科, 助教 (40324660)
高田 直樹 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 森林バイオ研究センター, 主任研究員 等 (90605544)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射柔細胞 / 細胞死 / 心材形成 / ポプラ / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射柔細胞の細胞死過程における自己分解酵素の挙動を明らかにする上で、細胞死過程を詳細に理解することは重要である。昨年度は、放射柔細胞の細胞死過程を光学顕微鏡での解析を中心に進めたため、今年度は透過電子顕微鏡による液胞を始めとした細胞小器官の変化について解析を進めた。交雑ポプラ（Populus sieboldii x P. grandidentata）2個体から2020年10月に辺材から心材に至るまでの試料を採取し、核、ミトコンドリア、液胞の変化について、主に透過電子顕微鏡を用いて観察した。核は移行材内層から心材にかけて、核小体が消失するとともに、凝縮した核が細胞の辺縁部に残留していた。液胞は、辺材外層から移行材までは凝集物を含むものが多く存在していたのに対し、移行材外層では凝集物が少なく大型の液胞、内層では小さい液胞および崩壊した液胞が存在していた。したがって、移行材において、液胞の大きさや内容物が変化し、崩壊が起こると考えられる。また、辺材で存在していたミトコンドリアは、移行材において凝縮した核をもつ細胞では観察されなかったため、分解されたと考えられた。上記の結果から、液胞の変化や崩壊に伴って、細胞小器官の分解が進行すると考えられる。
加えて、自己分解酵素の機能解析のため、これまでの解析から放射柔細胞の細胞死に関わると考えられる自己分解酵素遺伝子を破壊したゲノム編集個体を解析する必要がある。今年度は、これまでに作出したゲノム編集個体の試料採取を実施し、木部組織の形態解析を進めている。
さらに、心材形成過程における自己分解酵素の機能解析のためには、ゲノム編集を行った交雑ポプラを用いて人為的な心材形成を誘導することが有効である。昨年度に続き、交雑ポプラの挿し木を用いて誘導条件の検討を実施したが、人為的な心材形成の誘導には至っていない。
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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
放射柔細胞の細胞死過程における自己分解酵素の挙動を明らかにする上では、細胞死過程を詳細に理解することが重要であるが、本年度に実施した交雑ポプラ放射柔細胞の細胞死過程の解析により、核、液胞、ミトコンドリアの変化について明らかにすることができた。加えて、自己分解酵素の機能解析のため、これまでの解析から放射柔細胞の細胞死に関わると考えられる自己分解酵素遺伝子を破壊したゲノム編集個体の木部形態の解析を進めている。
上記の理由から、進捗状況について概ね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、放射柔細胞の細胞死過程について透過電子顕微鏡により解析し、細胞小器官の変化について明らかにした。今後は、放射柔細胞の細胞死過程の進行と自己分解酵素の局在の関係を明らかにするため、自己分解酵素の抗体を用いた免疫標識を実施する。さらに、心材形成において重要な放射柔細胞の細胞死と心材成分の沈着の関係について解析を継続する。加えて、ゲノム編集個体の表現型の解析を継続するとともに、交雑ポプラを用いて人為的な心材形成を誘導する条件を明らかにする。
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