2021 Fiscal Year Annual Research Report
葉脈（維管束）の形成・パターン多様性に関する数理的研究
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19K06733
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
藤田 浩徳 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 助教 (10552979)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 数理モデル / パターン形成 / 植物発生 / 葉脈 / オーキシン / PIN1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(課題1) 維管束パターン形成は、植物ホルモンAuxinとその排出輸送体PIN1との相互制御により一般的に説明されている。一方で、PIN1に非依存的な維管束形成が報告されているものの、その形成機構は未解明のままである。そこで、PIN1以外のauxin輸送体PGPによる維管束形成を検討し、まず制御(A)“auxin濃度依存的なPGP活性制御”だけでは説明できないことが示唆された。そこで、制御(B)“auxin濃度依存的なPGP局在制御”を合わせて検討した。PGPは細胞膜にほぼ一様に分布する程度の非常に弱い制御(B)の条件下においても、制御(A)を考慮することにより極性輸送が創発されることが示された。この結果は、PGPの細胞膜分布に明確な局在が見られなかったとしても、auxin transportが形成されうることを示しており、PIN1非依存的な維管束形成を説明することができることが示された。
(課題2) Auxin-PIN1相互制御により、polar transport（極性的輸送）とauxin maxima（スポット状蓄積）の２種類の自己組織的パターンが形成される。研究代表者はこれまでに、polar transportモデルにより多様な葉脈パターンの再現を示したものの、網状脈（ループ状構造）の再現は困難であった。そこで、これら２種類のパターン間の相互作用を考慮することにより、葉脈パターンの多様性生成機構の解明を試みた。両パターン形成をそれぞれ別のPIN1分子（BrachypodiumにおけるPIN1とSoPIN1に相当）が役割分担するとした場合、低濃度auxinではauxin maximaが、高濃度ではpolar transportが形成される条件において、網目状のパターンが形成しうることが示された。
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Research Products
(3 results)
