細胞分化における細胞表層構造の力学的最適化

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Elucidation of the strategies of mechanical optimization in plants toward the establishment of the bases for sustainable structure system
• Project/Area Number: 19H05372
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 小田 祥久 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (30583257)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 細胞壁

Outline of Annual Research Achievements

植物の体は個々の細胞の力学特性の集積によって支えられている。植物細胞の力学特性は細胞を囲む細胞壁に大きく依存している。細胞が分化する過程で獲得する細胞壁の力学特性の解明は、植物体全体の力学特性の理解に不可欠である。研究代表者はこれまでに培養細胞を用いて道管、繊維、柔細胞など様々な細胞の分化誘導系を開発し細胞壁の形成機構を明らかにしてきた。本研究では研究代表者の細胞分化誘導技術に、マイクロニードルを用いた力学測定系を取り入れ、細胞分化に伴う細胞壁やその細胞内の制御構造である細胞骨格の力学特性の変化を精密かつ定量的に解析することを計画した。これにより分化細胞の細胞壁および細胞骨格の力学特性とその分子基盤を明らかにし、植物の力学的最適化戦略の実体に迫ることができると期待される。これは植物細胞内外の物理特性を直接的に解析する画期的な手法を実現し、植物の物理研究を飛躍的に発展させるブレイクスルーにもなる価値の高い試みである。この試みを実現するために、まず植物細胞のライブイメージングに実績のあるスピニングディスク倒立型共焦点レーザー顕微鏡にマイクロマニピュレータおよび防振装置を独自に設計し実装した。さらに植物細胞の力学解析に適したマイクロニードルの形状を検討し簡便なキャリブレーションの手法も開発した。これらの技術を用いて培養細胞の細胞壁の力学特性を測定する顕微操作にも成功した。このように、本研究では植物細胞の細胞壁の力学特性の解析をするための技術開発の一部を成功させた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。