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Analysis of the mechanism of polarity establishment on the plasma membrane for polar secretion in Plants.

Research Project

Project/Area Number16H05068
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Applied molecular and cellular biology
Research InstitutionKyoto Prefectural University

Principal Investigator

佐藤 雅彦  京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (20283575)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted(Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost : ¥13,100,000、Indirect Cost : ¥3,930,000)
Fiscal Year 2017 : ¥4,160,000 (Direct Cost : ¥3,200,000、Indirect Cost : ¥960,000)
Fiscal Year 2016 : ¥4,550,000 (Direct Cost : ¥3,500,000、Indirect Cost : ¥1,050,000)
Keywordsシロイヌナズナ / 極性確立 / イノシトールリン脂質 / 表層微小管 / 分泌経路 / 極性分泌 / FAB1 / 細胞内小胞輸送 / 極性確立メカニズム / 膜交通 / 極性輸送
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,「植物の極性分泌に必要な細胞膜上の“極性場”形成機構の解明」を目指す。具体的には, FAB1およびその産物PI(3,5)P2による細胞膜上の“極性場”の形成機構の解明を中心に,オーキシンなど上流のシグナル伝達系からの情報の入力から下流の細胞骨格系,膜交通系など情報出力系までの複数の分子システムを有機的に統合することで,細胞の極性確立とそれに伴う極性分泌のメカニズムを総合的に理解することを目指す。
本年度は,伸長開始時と伸長中の根毛, 発達中の葉の表皮細胞, 気孔開閉時の孔辺細胞においてPI(4,5)P2領域と,PI(3,5)P2領域の変化をリアルタイムに同時観察することで,両イノシトールリン脂質の変化を経時的に捉える。更に,表層微小管の配向変化についてもtagRFP-ML1N*2とGFP-TUB6を同時発現する植物体を用いて,両者の変化をリアルタイム解析を行った。
その結果,根毛の伸長開始時には,PI(4,5)P2が根毛出現部位に細胞膜に現れた後,その両側にPI(3,5)P2が確認された。根毛の伸長時には,根毛先端にPI(4,5)P2,根毛の側面にPI(3,5)P2が局在した。根毛の伸長が停止すると先端のPI(4,5)P2が消失し,PI(3,5)P2が,根毛の先端部分まで確認された。また孔辺細胞では,孔辺細胞形成過程において,メリステモイド細胞の片側の細胞膜に偏在する形でFAB1およびPI(3,5P2が確認された。メリステモイド細胞膜上でFAB1はドット状の局在性を示し,このことからFAB1は細胞膜上でラフトなどのマイクロドメイン構造に局在することが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1 :  Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予想していなかったFAB1の細胞膜上でのマイクロドメイン構造を発見するなど,当初の予想を超えて研究は
進展している。

Strategy for Future Research Activity

今後は,根毛細胞上でのPI(4,5)P2とPI(3,5)Pの偏在性が,根毛の形態形成や伸長反応にどのような働きをしているかについての解析を行う。更に,これら二種類のホスファチジルイノシトールの偏在性をモデル化し,数理解析を行うことで,二種類のホスファチジルイノシトールの偏在性によって根毛の特異的な形態や先端成長がシュミレーションできるかの検証を行う。
さらに,Pi(3,5)P2と下流および上流因子との関連性の解析を行う。特に,上流因子はROPファミリータンパク質を中心に解析を行い,下流因子に関しては,微小管および細胞壁合成酵素を中心に共局在解析,相互作用解析,変異体解析などを行う。

Report

(1results)
  • 2016 Annual Research Report

Research Products

(10results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation

  • [Int'l Joint Research] University of Michigan(USA)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Amsterdam(The Netherland)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Wisconsin(USA)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Vascular plant taone-zinc-finger protein 2 is localized both to the nucleus and stress granules under heat stress in Arabidopsis.2017

    • Author(s)
      Koguchi M, Yamasaki K, Hirano T, Sato MH.
    • Journal Title

      Plant Signal Behav.

      Volume : 4

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Visualization of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate dynamics by tandem ML1N-based fluorescent protein probe in Arabidopsis.2017

    • Author(s)
      Hirano T, Stecker K, Munnik T, Xu H, Sato MH.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume : Epub adead of print

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhibition of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate production has pleiotropic effects on various membrane trafficking routes in Arabidopsis.2017

    • Author(s)
      Hirano T, Munnik T, Sato MH.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume : 58 Pages : 120-129

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Overexpression of FAB1A-GFP recruits SNX2b on the endosome membrane in snx1-1 mutant in Arabidopsis.2016

    • Author(s)
      Hirano T, Sato MH.
    • Journal Title

      Plant Signal Behav.

      Volume : 2

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナVOZ2タンパク質は,熱ストレス条件下において,核とストレス下流の両者に局在する2017

    • Author(s)
      高口美早紀,山崎加奈子,平野朋子,佐藤雅彦
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学群元キャンパス(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 「虫こぶ」プロジェクト:植物の形態や代謝を制御する新たな技術開発に向けて2017

    • Author(s)
      大坪憲弘,武田征士,木村成介,佐藤雅彦,大島一成
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学群元キャンパス(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Ab-GALFA: Development of a novel bioassay for dissecting of gall formation mechanism using Arabidopsis thaliana.2017

    • Author(s)
      Ayaka Okamoto, Tomoko Hirano, Akihisa Hamatani, Issei Ohshima, Seisuke Kimura, Masa H. Sato
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学群元キャンパス(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL :

Published : 2016-04-21   Modified : 2018-01-16  

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