2021 Fiscal Year Final Research Report

New approach to reveal heartwood formation: elucidation of temporally and spatially dynamics of autolytic enzymes that control cell death

Research Project

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Project/Area Number	19H03014
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 40020:Wood science-related
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	Nakaba Satoshi 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	放射柔細胞 / 細胞死 / 自己分解酵素 / 心材形成 / ポプラ / ゲノム編集
Outline of Final Research Achievements	In this study, the amount of storage substances such as starch and lipids and the morphological changes of organelles such as nuclei and vacuoles associated with the cell death process of poplar ray parenchyma cells were clarified by light microscopy and transmission electron microscopy. Furthermore, the localization of cysteine proteases, which might be involved in autolysis of ray parenchyma cells because it increases in the inner layer of the sapwood, was clarified by the immunolabeling method. In addition, we analyzed changes in the cell size and cell wall thickness of xylem cells in genome-edited poplar in which the protease genes were disrupted.
Free Research Field	木質科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	再生可能資源の中でも木質バイオマスは、カーボンニュートラルという優れた特性を有していることから、循環型炭素資源として期待されている。樹木特有の長命細胞である放射柔細胞の細胞死の制御機構を明らかにすることは、木質バイオマスの利用において重要な特性である心材の量や質の人為的なコントロールを可能とする。本研究の成果は、心材の特性を制御した高機能性樹木を創出する基盤技術の開発に向けて重要な知見を与え、化石資源に依存しない持続可能な循環型社会を構築する上で必要不可欠な木質バイオマスの高度有効利用の促進に貢献する。