2023 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic oscillatory pattern of calcium signals and regulation of plant morphogenesis
Publicly Offered Research
| Project Area | Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development |
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| Project/Area Number |
22H04734
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
朽津 和幸 東京理科大学, 創域理工学部生命生物科学科, 教授 (50211884)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ゼニゴケ / カルシウムイオン / 活性酸素種 / 極性先端成長 / 仮根 / 長距離シグナル伝達 / 周期的振動 / ROS生成酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゼニゴケの細胞質Ca2+濃度の時空間変化を、生理的状態を保ちながら個体全体から細胞内まで可視化解析する手法を改良し、長時間安定的に高精度のデータ取得が可能となった。その結果、以下を見出した。① 仮根の極性先端成長の伸長速度を高精度に定量化した。先端成長の方向と速度が青色光により制御される。仮根先端部において細胞質Ca2+濃度が周期的に振動し、その変調と伸長速度とが相関する。② 無性芽～葉状体の発生過程を通して分裂組織の個々の細胞内の細胞質Ca2+濃度が細胞の位置毎に異なる周期で自発的に変動し、細胞内・細胞間を伝播する。③ 維管束系を持たないにもかかわらず、接触・傷等の多様な刺激により、細胞質Ca2+濃度・活性酸素種(ROS)・電気シグナルが約1.2 mm/sの速度で長距離伝播し、遠位の分裂組織の細胞質Ca2+・ROS濃度が急激かつ一過的に上昇する。刺激誘導性ROSシグナルはROS生成酵素MpRbohBが担うが、細胞質Ca2+濃度・電気シグナルの波状の伝播には必要ない。④ ①～③の細胞質Ca2+濃度変化に関与する因子の同定を目指して、変異体を系統的に作出し、表現型の解析を進めると共に、遺伝子破壊系統の順遺伝学的スクリーニングを進めた。③が抑制される変異体を複数見出し、原因遺伝子の同定と機能解析を進めた。一つはイオンチャネルGLRであり、性質の解析を進めた。⑤ 全てのNox/Rbohを破壊した全生物界で初の例となるMprbohA/BKOが細胞分裂・分化に重篤な表現型を示すことを見出し、細胞質Ca2+濃度変化・ROSシグナルの下流で機能する標的因子の解析を進めた。rboh欠損およびROS消去処理下でトランスクリプトーム解析により細胞周期関連遺伝子発現に対する影響を発見した。ROSシグナルの下流で細胞周期進行が正に制御される可能性が示唆され、種々の細胞周期マーカーを用いて検証した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Mode of action and possible application of a novel compound that induces the accumulation of both jasmonic acid and salicylic acid in Arabidopsis.2023
Author(s)
Mizuki Ogawa, Kentaro Namiki, Ryuhei Toya, Sota Ogawa, Seigo Hoshino, Manami Awano, Hinaho Uesugi, Taiki Funahashi, Nobutaka Kitahata, Yuho Saito, Masataka Nakano, Kenji Hashimoto, Hiroshi Abe, Tadao Asami, Seisuke Kimura, Kouji Kuramochi, Kazuyuki Kuchitsu
Organizer
Taiwan-Japan Plant Biology 2023
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Mode of action and possible application of a novel compound that induces the accumulation of both jasmonic acid and salicylic acid in Arabidopsis.2023
Author(s)
Mizuki Ogawa, Kentaro Namiki, Ryuhei Toya, Sota Ogawa, Seigo Hoshino, Manami Awano, Hinaho Uesugi, Taiki Funahashi, Nobutaka Kitahata, Yuho Saito, Masataka Nakano, Kenji Hashimoto, Hiroshi Abe, Tadao Asami, Seisuke Kimura, Kouji Kuramochi, Kazuyuki Kuchitsu
Organizer
Hybrid QBIC Workshop 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] Quantitative analysis of fluctuation, oscillation and gradient of intracellular Ca2+ concentration at the growing tip of rhizoids in a liverwort, Marchantia polymorpha2023
Author(s)
Toru Ikeuchi, Hana Kojima, Kenji Hashimoto, Yutaka Sumino, Satoru Tshugawa, Nonoyama Tomonobu, Zichen Kang, Yukitaka Ishimoto, Kazuyuki Kuchitsu
Organizer
Hybrid QBIC Workshop 2023
Int'l Joint Research
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