2020 Fiscal Year Research-status Report

新規in vitro針葉樹仮道管分化誘導系の開発による細胞壁形成過程の解析

Research Project

Project/Area Number	19K15882
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	山岸祐介北海道大学, 農学研究院, 助教 (80770247)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	仮道管 / 管状要素 / 細胞骨格 / 二次木部細胞 / Picea abies / 植物組織培養 / オーキシン / 針葉樹
Outline of Annual Research Achievements	針葉樹の樹幹の90%以上は仮道管とよばれる二次木部細胞によって占められており、仮道管の形態や細胞壁構造が針葉樹材の材質に大きく影響する。しかしながら、針葉樹仮道管の形成機構は十分に明らかになっていない。本研究では針葉樹であるヨーロッパトウヒ(Picea abies)培養細胞から仮道管を直接分化誘導する新たな誘導系を開発し、生立木の直接解析では困難な仮道管細胞壁の形成過程を解析することを目的とする。さらに、針葉樹培養細胞への蛍光タンパク遺伝子の導入を行い、細胞壁の堆積制御に関わるとされる細胞骨格の挙動の動的解析を行う。本年度はヨーロッパトウヒ培養細胞の培養条件の検討において進展があった。昨年度に続き、培地に添加する植物ホルモンの種類や濃度の検討を進めた結果、培養細胞が安定的に分裂・増殖する培養条件と、分裂増殖頻度が下がる一方で高い頻度で仮道管様の細胞に分化する培養条件をそれぞれ明らかにした。後者の条件では二次壁が局所的に肥厚した細胞が観察され、共焦点レーザ走査顕微鏡を用いることで、これらの二次壁が局所的に肥厚した細胞において仮道管にみられる有縁壁孔に非常に類似した構造が観察された。以上の結果より、培養細胞から仮道管様の細胞を誘導する実験系が確立されたといえる。また、固体培地上で細胞が安定的に増殖する植物ホルモン条件は、液体培地にも適用可能であった。さらに植え継ぎ量や頻度の検討を行う事で、安定的に増殖し、長期観察が容易な懸濁培養細胞系が確立された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 培養細胞の増殖条件、仮道管様の細胞の分化誘導条件のそれぞれが明らかになったことで、継続的に分化誘導実験を行う体制が整った。また、懸濁培養細胞の維持条件の確立や新たな顕微鏡用デジタルカメラの導入も含めた観察条件の検討によって、細胞壁形成過程にある培養細胞の変化を長期間継時観察する事も既に成功している。一方で、細胞骨格を解析するための蛍光タンパク遺伝子の導入には至っておらず、導入方法の検討が引き続き必要になる。
Strategy for Future Research Activity	培養細胞への蛍光タンパク遺伝子の導入を達成するため、ヨーロッパトウヒ培養細胞とアグロバクテリウム菌液との共存培養による遺伝子導入を引き続き実施する。共存培養の期間や、培養温度の比較検討を引き続き行う他、アグロバクテリウム菌株の再検討も行う予定である。蛍光タンパク遺伝子の導入が達成された後、これまでに確立された培養細胞の分化誘導条件や観察手法によって、細胞壁形成過程にあるヨーロッパトウヒ培養細胞における細胞骨格の挙動を明らかにする。
Causes of Carryover	物品購入後、小額の残金が生じたため。次年度、形質転換実験に係る消耗品の購入に組み込んでの使用を計画している。