2021 Fiscal Year Annual Research Report
単一細胞転写誘導システムが切り拓く木部細胞の細胞壁形成機構の解明
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19H03022
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 聡一郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (50753836)
山岸 祐介 北海道大学, 農学研究院, 助教 (80770247)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 二次壁 / 表層微小管 / 木部繊維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次壁はセルロースミクロフィブリルの配向角度の違いにより３層に分けられる。セルロースミクロフィブリルの配向は細胞膜直下の表層微小管により制御されており、表層微小管とセルロースミクロフィブリルの配向は互いに相関している。しかし、木部細胞の発達過程でこれらの配向がどのように制御されているかについては未だ多くの謎が残されている。研究代表者は木部繊維において二次壁の肥厚を促進する新たな転写制御機構を見出しており、その制御機構を応用した木部繊維・単一細胞転写誘導システム（培養細胞から木部繊維を分化誘導するシステム）を開発している。本研究では培養細胞が木部繊維へと分化・発達する過程を顕微鏡で連続観察することにより、二次壁形成中の表層微小管の空間的・時間的変動を解析する。それにより、木部繊維においてセルロースミクロフィブリルの空間配置を決定する細胞内分子機構の解明を試みる。
昨年度に引き続き、本年度もポプラ形質転換体（TUA-GFP+TF26-GR）の懸濁培養細胞を誘導剤で処理し、微小管のライブセルイメージングを行った。その結果、細胞横軸に対してフラットに配向する表層微小管とスティープに配向する表層微小管では微小管の伸長方向性に違いがあることを見出した。この結果は、各壁層を堆積中の木部繊維では表層微小管のダイナミクスが異なる可能性を示唆している。
また、当初の計画と関連する研究として、針葉樹においてもTF26が壁層形成を制御しているか調べるために、スギのTF26オルソログについてゲノム編集個体を作製し、両対立遺伝子で機能欠損が生じたスギ変異体を取得した。作製したスギ幼植物体の茎を用いて、木部の組織観察を行った結果、S2層のセルロースミクロフィブリルの配向角度が変化している可能性が見いだされた。この結果は、針葉樹においてもTF26が壁層構造の形成に関与している可能性を示唆している。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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