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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Analysis of curvaure variation for understanding tip growth and its tropism

Publicly Offered Research

Project AreaIntrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
Project/Area Number 20H05412
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

佐藤 良勝  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (30414014)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords植物の周期と変調 / 細胞壁 / 先端成長 / 曲率変動解析 / ライブイメージング
Outline of Annual Research Achievements

植物のかたち作りは、細胞分裂と細胞伸長の調節により決定される。細胞が全体的に伸長する分散成長に対し、細胞のごく一部が伸長する先端成長は、コケ植物やシダ植物では原糸体細胞、被子植物では花粉管や根毛など陸上植物共通に見られる伸長様式がある。先端成長細胞の伸長や屈性の解析は、伸長速度において周期的なオシレーションを示すことは知られているものの、これまで細胞の長さや角度計測という限られた情報のみで算出されてきた。本研究では、従来の計測方法では記述できない先端成長の性質を明らかにし、本解析を通じて従来の先端成長の定量解析に新たなスタンダードを創出することを目的とし研究を遂行した。具体的には、独自に新規開発した近赤外蛍光性細胞壁可視化プローブを活用した。この近赤外蛍光性細胞壁可視化プローブは、汎用の蛍光タンパク質だけでなく、クロロフィル自家蛍光とも容易に区別できる長波長発光性を示し、1300 nmのレーザーを利用して二光子イメージングによる深部イメージングにも利用できることを示した。また、ヒメツリガネゴケ先端細胞のライブイメージング解析により細胞形態変化を高精度に捉えることにも成功し、曲率変動解析に必要な二値化処理に十分なシグナルノイズ比で細胞輪郭を染色できることを明らかにした。また、研究協力者の協力のもと、直進する先端成長細胞の先端部の曲率変動解析を行い、先端部の曲率変動と曲率極大部の法線ベクトルを得ることに成功した。さらに、より多くの曲率変動周期データを蓄積させるため動体追尾システムを構築した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 4 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A negative-solvatochromic fluorescent probe for visualizing intracellular distributions of fatty acid metabolites2022

    • Author(s)
      Kajiwara Keiji、Osaki Hiroshi、Gre?ies Steffen、Kuwata Keiko、Kim Ju Hyun、Gensch Tobias、Sato Yoshikatsu、Glorius Frank、Yamaguchi Shigehiro、Taki Masayasu
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 2533

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30153-6

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Trade-off between Plasticity and Velocity in Mycelial Growth2021

    • Author(s)
      Fukuda Sayumi、Yamamoto Riho、Yanagisawa Naoki、Takaya Naoki、Sato Yoshikatsu、Riquelme Meritxell、Takeshita Norio
    • Journal Title

      mBio

      Volume: 12 Pages: e03196-20

    • DOI

      10.1128/mBio.03196-20

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] N-aryl pyrido cyanine derivatives are nuclear and organelle DNA markers for two-photon and super-resolution imaging2021

    • Author(s)
      Uno Kakishi、Sugimoto Nagisa、Sato Yoshikatsu
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 2650

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23019-w

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dynamics of mitochondrial distribution during development and asymmetric division of rice zygotes2021

    • Author(s)
      Aini Hanifah、Sato Yoshikatsu、Uno Kakishi、Higashiyama Tetsuya、Okamoto Takashi
    • Journal Title

      Plant Reproduction

      Volume: 35 Pages: 47~60

    • DOI

      10.1007/s00497-021-00430-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Plasma membrane damage limits replicative lifespan in yeast and induces premature senescence in human fibroblasts2021

    • Author(s)
      Kono Keiko、Johmura Yoshikazu、Moriyama Yohsuke、Suda Kojiro、Masukagami Yumiko、Razali Nurhanani Binti、Chiu Yatzu、Nishimura Koutarou、Barbee Hunter、Takase Hiroshi、Sugiyama Shinju、Sato Yoshikatsu、Higashiyama Tetsuya、Nakanishi Makoto
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2021.03.26.437120

    • Open Access
  • [Presentation] New fluorescent probes for the analysis of plant cell behavior2021

    • Author(s)
      Yoshikatsu Sato
    • Organizer
      International Webinar ―From Cellular Dynamics to Morphology―
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ”つなぐちから”・”こえるちから”のポジティブフィードバックで得た研究新境地2021

    • Author(s)
      佐藤良勝
    • Organizer
      第8回 名古屋大学 卓越・先端・次世代研究シンポジウム 「生命を見る」新たな視点―最先端技術がみせる生命現象と生命現象をとらえる研究者の哲学―
    • Invited
  • [Presentation] 有機合成小分子を用いた蛍光寿命顕微鏡による生体試料の観察2021

    • Author(s)
      佐藤良勝
    • Organizer
      第30回日本バイオイメージング学会学術集会シンポジウム「様々な手法で見る生体試料」
    • Invited
  • [Presentation] 顕微鏡光源あれこれ2021

    • Author(s)
      佐藤良勝
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会関連集会 植物イメージングに欠かせない知識と技術 3
    • Invited
  • [Presentation] 異分野技術を駆使して先端成長細胞の周期性を解析する2021

    • Author(s)
      佐藤良勝
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会シンポジウム 植物の周期と変調を解析する顕微鏡技術
    • Invited
  • [Presentation] Dynamics of mitochondrial distribution during development and asymmetric division of rice zygotes2021

    • Author(s)
      Hanifah Aini, Yoshikatsu Sato, Kakishi Uno, Tetsuya Higashiyama, Takashi Okamoto
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] バイオイメージングにおける蛍光分子の蛍光寿命の利用2021

    • Author(s)
      佐藤良勝
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会バイオテクノロジーセミナー
    • Invited
  • [Presentation] 狭小空間内における植物先端成長細胞の伸長制御2021

    • Author(s)
      佐藤良勝
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会シンポジウムー微小空間制御から見える新たな生命現象と規則―
    • Invited
  • [Remarks] 多くの生物の核を明るく輝かせる ー蛍光色素Kakshine(カクシャイン)を開発ー

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20210512_itbm.pdf

URL: 

Published: 2022-12-28  

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