Elucidation of the strategies of mechanical optimization in plants toward the establishment of the bases for sustainable structure system

• Project Area: Elucidation of the strategies of mechanical optimization in plants toward the establishment of the bases for sustainable structure system
• Project/Area Number: 18H05484
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 出村 拓 奈良先端科学技術大学院大学, デジタルグリーンイノベーションセンター, 教授 (40272009)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤 進一郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748) ; 大谷 美沙都 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (60435633)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥310,960,000 (Direct Cost: ¥239,200,000、Indirect Cost: ¥71,760,000); Fiscal Year 2022: ¥46,410,000 (Direct Cost: ¥35,700,000、Indirect Cost: ¥10,710,000); Fiscal Year 2021: ¥39,390,000 (Direct Cost: ¥30,300,000、Indirect Cost: ¥9,090,000); Fiscal Year 2020: ¥39,650,000 (Direct Cost: ¥30,500,000、Indirect Cost: ¥9,150,000); Fiscal Year 2019: ¥38,220,000 (Direct Cost: ¥29,400,000、Indirect Cost: ¥8,820,000); Fiscal Year 2018: ¥147,290,000 (Direct Cost: ¥113,300,000、Indirect Cost: ¥33,990,000)
• Keywords: 持続可能社会 / サイトビジット / メンタリング制度 / 国際人材交流 / アウトリーチ活動 / サステナブル構造システム教育研究支援センター / SSSC / 次世代人材育成 / アウトリーチ / 若手武者修行

Outline of Annual Research Achievements

（１）異分野融合と連携の推進：コロナ感染症の拡大の影響を受けて、対面での研究打合せの代わりにウェブ会議システムを利用した分科会などの領域メンバー間の情報交換を頻繁に行うことで相互理解を深めた。また、ウェブ会議システムによる領域班会議（研究計画発表会）を開催し、情報共有の場とした。さらに領域班会議と同時に総括班会議を行い、領域運営方針や総括班活動内容を議論した。
（２）サステナブル構造システム教育研究支援センター（SSSC）：奈良先端大に設置したSSSCを中心に、５つの研究支援部門（力学測定/顕微操作、イメージング、画像解析/数理シミュレーション、構造解析/オミクス、化学分析）による研究支援を行った。とくに、SSSCにおいて、構造力学的解析の支援を進めた。
（３）次世代人材育成：第2回若手ワークショップを開催し、若手研究者に対するメンタリング制度を利用した学生指導を行った。また、若手研究会を立ち上げ、若手研究者間の共同研究についての議論を進め、3つのワーキンググループを組織した。
（４）国際活動：コロナ感染症の拡大の影響で、主要海外拠点であるカナダUBC、フィンランドVTT、米国Georgia大、フランスENS de Lyon、英国ケンブリッジ大との情報交換はウェブ会議システムを利用して進めた。コロナ感染症の拡大が収まるのを見据えて、今後の海外卓越研究者の招聘などの国際人材交流の可能性について検討した。
（５）情報発信：国内外学会における研究発表、国際学術誌での成果発表を行った。さらに領域ホームページでの成果の発信、各大学でのオープンキャンパスやサイエンスカフェ、等の企画を通した一般向けのアウトリーチ活動を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

（１）異分野融合と連携の推進：主にウェブ会議システムを利用した様々な分科会の開催が順調に進んだ。
（２）サステナブル構造システム教育研究支援センター（SSSC）： SSSCにおける構造力学的解析支援を推進することができた。
（３）次世代人材育成：各研究班において若手研究者の雇用を継続し、ウェブ会議システムを用いたオンラインの若手ワークショップを開催することができた。
（４）国際活動：カナダUBC、フィンランドVTT、米国Georgia大、フランスENS de Lyon、英国ケンブリッジ大の主要海外拠点との連携については、コロナ感染症の拡大の影響によってオンラインで行うことになった。
（５）情報発信：国内外学会における研究発表、国際学術誌での成果発表が順調に進んだ。コロナ感染症の影響で対面での一般向けのアウトリーチ活動を実施することができなかった。

Strategy for Future Research Activity

（１）異分野融合と連携の推進：領域代表と計画班代表者が各研究班の研究拠点を訪問するサイトビジット等をきっかけとした異分野融合と連携を強く推進する。また、領域班会議および分科会を開催し、成果共有の場とする。さらに領域班会議と同時に総括班会議を行い、領域運営方針や総括班活動内容を議論する。
（２）サステナブル構造システム教育研究支援センター（SSSC）：奈良先端大に設置したSSSCを中心に、５つの研究支援部門（力学測定/顕微操作、イメージング、画像解析/数理シミュレーション、構造解析/オミクス、化学分析）の活動を推進する。SSSCでは、共通機器による構造力学的解析支援の他、共同研究コンサルタント、技術ワークショップによる解析技術共有、若手研究者の技術習得支援を行う。
（３）次世代人材育成：博士研究員と博士課程大学院生を対象とした若手研究会を開催し、若手主体の研究討論の場とする。また、若手研究者に対して、所属研究室PIを主メンター、領域メンバー1名を副メンター、とするメンタリング制度により、領域内の連携深化と若手育成の強化を推進する。
（４）国際活動：カナダUBC、フィンランドVTT、米国Georgia大、フランスENS de Lyon、英国ケンブリッジ大の5機関を主要海外拠点とし、これら拠点のコンタクトパーソンを加えた国際活動支援班を中心に、国際共同研究支援、海外卓越研究者の招聘、若手武者修行を含む国際人材交流を推進する。これにより、国際的な「サステナブル構造システム学」の開拓を推進する。
（５）情報発信：国内外学会における研究発表、国際学術誌での成果発表を行う。さらに領域ホームページでの成果の発信、各地での展示、市民講座、サイエンスカフェ、中学校・高校への出前授業等を企画し、一般向けに積極的なアウトリーチ活動を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)
• [Int'l Joint Research] VTT(フィンランド)
• [Int'l Joint Research] ジョージア大学/ペンシルバニア州立大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ENS de Lyon/Universite de Picardie Jules Verne(フランス)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)
• [Int'l Joint Research] VTT(フィンランド)
• [Int'l Joint Research] ジョージア大学/カリフォルニア工科大学/カリフォルニア工科大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ENS de Lyon/Universite de Picardie Jules Verne(フランス)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)
• [Int'l Joint Research] VTT(フィンランド)
• [Int'l Joint Research] ジョージア大学/ペンシルバニア州立大学/カリフォルニア工科大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ENS de Lyon(フランス)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Development of a dynamic imaging method for gravitropism in pea sprouts using clinical magnetic resonance imaging system (2020)
  • Author(s): Nakai R, Azuma T, Nakaso Y, Sawa S, Demura T
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 437-442
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1020a
  • NAID: 130007960240
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In situ measurement of cell stiffness of Arabidopsis roots growing on a glass micropillar support by atomic force microscopy (2020)
  • Author(s): Akita Eri、Yalikun Yaxiaer、Okano Kazunori、Yamasaki Yuki、Ohtani Misato、Tanaka Yo、Demura Taku、Hosokawa Yoichiroh
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 417-422
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1016a
  • NAID: 130007960233
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spatio-temporal kinematic analysis of shoot gravitropism in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2020)
  • Author(s): Satoru Tsugawa, Norihiro Kanda, Moritaka Nakamura, Tatsuaki Goh, Misato Ohtani, Taku Demura
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 443-450
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0708a
  • NAID: 130007960222
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Estimating the flexural rigidity of Arabidopsis inflorescence stems: Free-vibration test vs. three-point bending test (2020)
  • Author(s): Nakata Miyuki T.、Nakao Mao、Denda Asuka、Onoda Yusuke、Ueda Haruko、Demura Taku
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 471-474
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1214a
  • NAID: 130007960256
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Influence of osmotic condition on secondary cell wall formation of xylem vessel cells induced by the master transcription factor VND7 (2020)
  • Author(s): Kunieda Tadashi、Kishida Keisuke、Kawamura Jumpei、Demura Taku
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 465-469
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1127a
  • NAID: 130007960237
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Root shape adaptation to mechanical stress derived from unidirectional vibrations in <i>Populus nigra</i> (2020)
  • Author(s): Beier Marcel Pascal、Tsugawa Satoru、Demura Taku、Fujiwara Toru
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 4 Pages: 423-428
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0813a
  • NAID: 130007960242
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impact of abiotic stress on the regulation of cell wall biosynthesis in <i>Populus trichocarpa</i> (2020)
  • Author(s): Hori Chiaki、Yu Xiang、Mortimer Jenny C.、Sano Ryosuke、Matsumoto Tomoko、Kikuchi Jun、Demura Taku、Ohtani Misato
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 3 Pages: 273-283
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0326a
  • NAID: 130007907472
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2020-09-25
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hechtian Strands Transmit Cell Wall Integrity Signals in Plant Cells (2020)
  • Author(s): Yoneda Arata、Ohtani Misato、Katagiri Daisuke、Hosokawa Yoichiroh、Demura Taku
  • Journal Title: Plants Volume: 9 Issue: 5 Pages: 604-604
  • DOI: 10.3390/plants9050604
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isolation of dominant Arabidopsis seive mutants defective in VND7-induced xylem vessel cell differentiation (2020)
  • Author(s): Pawittra Phookaew、Suzuki Takaomi、Kawabe Harunori、Takebayashi Arika、Demura Taku、Ohtani Misato
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 37 Issue: 3 Pages: 311-318
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0427a
  • NAID: 130007907448
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure and Biomechanics during Xylem Vessel Transdifferentiation in Arabidopsis thaliana (2020)
  • Author(s): Roumeli Eleftheria、Ginsberg Leah、McDonald Robin、Spigolon Giada、Hendrickx Rodinde、Ohtani Misato、Demura Taku、Ravichandran Guruswami、Daraio Chiara
  • Journal Title: Plants Volume: 9 Issue: 12 Pages: 1715-1715
  • DOI: 10.3390/plants9121715
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Plant-specific Dof transcription factors VASCULAR-RELATED DOF1 and VASCULAR-RELATED DOF2 regulate vascular cell differentiation and lignin biosynthesis in Arabidopsis (2020)
  • Author(s): Ramachandran Vasagi、Tobimatsu Yuki、Masaomi Yamamura、Sano Ryosuke、Umezawa Toshiaki、Demura Taku、Ohtani Misato
  • Journal Title: Plant Molecular Biology Volume: 104 Issue: 3 Pages: 263-281
  • DOI: 10.1007/s11103-020-01040-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonsense-mediated mRNA decay deficiency affects the auxin response and shoot regeneration in Arabidopsis (2019)
  • Author(s): Chiam NC, Fujimura T, Sano R, Akiyoshi N, Hiroyama R, Watanabe Y, Motose H, Demura T, Ohtani M
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 60 Issue: 9 Pages: 2000-2014
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz154
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Affinity‐based high‐resolution analysis of DNA binding by VASCULAR‐RELATED NAC‐DOMAIN7 via fluorescence correlation spectroscopy (2019)
  • Author(s): Tamura Taizo、Endo Hitoshi、Suzuki Atsunobu、Sato Yutaka、Kato Ko、Ohtani Misato、Yamaguchi Masatoshi、Demura Taku
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 100 Issue: 2 Pages: 298-313
  • DOI: 10.1111/tpj.14443
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Funded Workshop] 第42回日本分子生物学会年会シンポジウム 「動植物の生き様における力の役割と仕組み」（植物構造オプト共催） (2019)
• [Funded Workshop] 第5回 熊本大学IROAST Symposium（植物構造オプト共催）”International symposium on strategies of mechanical optimization in plants” (2019)
• [Funded Workshop] France-Japan Plant Cell Wall Workshop "Pectin Lovers Meeting" (2019)