| Project Area | Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development |
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| Project/Area Number |
19H05672
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
塚谷 裕一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90260512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀口 吾朗 立教大学, 理学部, 教授 (70342847)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥127,530,000 (Direct Cost: ¥98,100,000、Indirect Cost: ¥29,430,000)
Fiscal Year 2021: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2020: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2019: ¥26,650,000 (Direct Cost: ¥20,500,000、Indirect Cost: ¥6,150,000)
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| Keywords | 葉原基 / 細胞分裂動態 / 輪郭形状 / エボデボ / 数理解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本計画の特徴は、(1)発生の初期における細胞分裂活性の加速、また終結段階での減速
という位相の変調に着目する点、(2) 葉原基における細胞分裂の角度調節やその空間的分布の役割についての、過去の長い論争に最終結論を出す点、そして(3)葉の細胞の個々の形状がどれだけ葉原基全体の形状に寄与しているかを解明する点にある。ひいては葉形態の多様性について、細胞の分裂・伸長の挙動の変調という視点から、一貫した解釈を与える筋道をつけ、永らく議論に決着の付いていなかった形態形成上の諸問題に最終回答を与えようとする点である。さらにはその実現のため、予見を排した、ハイスループットなデータ取得の技法開発も進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
pulse-chase EdU法で葉原基の細胞分裂領域で検出される娘核のセットを、画像情報解析支援班の近藤とともに開発した数理手法により自動抽出することに成功した。ちょうど、イグサ属コウガイゼキショウにおける細胞分裂動態の記載を進めたところ（Yin and Tsukaya 2019）なので、これをさらに改良し、迅速な細胞分裂頻度・角度の自動解析ツールとしていく。
葉の光環境として強光・弱光を比較し、葉原基における細胞分裂と細胞伸長の仮定が大きく異なることを見いだし、それが青色光及びsucroseの影響下にあることを公刊した（Hoshino et al, 2019）。
また3次元的に不規則な形状を示す変異体の解析を、定量性をもって扱う手法として、micro CTで取得した画像を数理的に扱う手法を考案し、公刊した（Furuya et al., 2019）
シロイヌナズナで葉の二次元平面成長を司るANGUSTIFOLIA (AN)については、ヒメツリガネゴケには3コピーあること、そのうち2コピーが全長にわたり類似していて、機能をシロイヌナズナとの間で保存している一方、被子植物とは違う機能を有していることを見いだし、公刊した（Hashida et al,. 2019)。
さらにアリ植物Callicarpa saccataの、葉身の基部にできる特異な袋状構造について、その発生過程を明らかとし、形態学的な特性を記述し公刊した（Sarath et al.2019）。
水陸両用植物のミズハコベについては、その異形葉性の発生過程の記述、輪郭形状と細胞動態の関係、またそれぞれの環境下でのRNAseq解析が順調に進んだ。異例な無限葉を形成するモノフィレア、またグアレアについてもそれぞれ研究基盤が整備できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初見込みのなかで大きな課題と考えていた数理的手法の取り込みが、想定以上に順調に進んだ。
また非モデル植物であるコウガイゼキショウ、ミズハコベ、Callicarpa saccata、モノフィレア、そしてグアレアといった種群について、それぞれ発生学的解析基盤が整った。とくにミズハコベとモノフィレアではRNAseqデータの取得が進んだことと、whole mount in situが可能となったことで、飛躍的進展が期待できる。
加えて論文としての公刊も順次進んでおり、順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の通り、非モデル植物の種群について、研究基盤が順調に進んだので、当初予定通りに研究を推進していく。ここに、モデル植物のシロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケ、ゼニゴケを使った研究の利点も組み合わせる。また新学術領域の公募班活動が本格スタートするので、支援班共々、班員の得意分野を活かした共同研究を本格化する。
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