植物体の姿勢復元力を支配する力学的最適化システム

• 研究領域: 植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成
• 研究課題/領域番号: 18H05496
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 上田 晴子 甲南大学, 理工学部, 准教授 (90402776)
• 研究分担者: 岩渕 功誠 大阪医科薬科大学, 医学部, 助教 (30583471)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 58,240千円 (直接経費: 44,800千円、間接経費: 13,440千円); 2022年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円); 2021年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円); 2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2019年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2018年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: アクチン / ミオシンXI / 姿勢制御 / 植物細胞 / ミオシン / 機械刺激 / 繊維細胞

研究成果の概要

植物は，光や重力などの環境変化に応じて茎をはじめとする器官を屈曲させ，生存競争を勝ち抜くために有利な生育条件を獲得しようとする．一方で，植物のまっすぐに伸びる性質のしくみや意義はほとんど解明されていなかった．本研究では，まっすぐに伸びる性質が「姿勢復元力」としてはたらき，屈曲によって生じる歪みを緩和することよって，植物の力学的に安定な姿勢を維持する役割をもつことが示唆された．

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物がまっすぐに伸びる性質は，植物学者に限らず多くの人によって認識されている．それにも関わらず，この基本的な性質の意義やしくみはほとんど理解されていなかった．本研究では，まっすぐになる性質に欠陥をもつシロイヌナズナ変異体を用いた実験データと数理モデル解析を組合せることによって，植物のもつ基本的な性質の重要性を「力学」という新たな視点を取り入れて明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Pexophagy suppresses ROS-induced damage in leaf cells under high-intensity light (2022)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, K., Goto-Yamada, S., Hayashi, Y., Takahashi, D., Kimori, Y., Shibata, M., Yoshimoto, K., Takemiya, A., Kondo, M., Hikino, K., Kato, A., Shimoda, K., Ueda, H., Uemura, M., Numata, K., Ohsumi, Y., Hara-Nishimura, I., Mano, S., Yamada, K., and Nishimura, M.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 7493-7493
  • DOI: 10.1038/s41467-022-35138-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro assembly of nuclear envelope in tobacco cultured cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamura Kentaro、Ueda Haruko、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 12 号: 1 ページ: 82-89
  • DOI: 10.1080/19491034.2021.1930681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanical measurement of gravitropic bending force in pea sprouts (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakaso Yosuke、Arimoto Sayaka、Kawaguchi Ken’ichi、Muto Takara、Ueda Haruko
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 37 号: 4 ページ: 475-480
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1201b
  • NAID: 130007960257
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2020-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimating the flexural rigidity of Arabidopsis inflorescence stems: Free-vibration test vs. three-point bending test (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakata Miyuki T.、Nakao Mao、Denda Asuka、Onoda Yusuke、Ueda Haruko、Demura Taku
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 37 号: 4 ページ: 471-474
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1214a
  • NAID: 130007960256
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2020-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of Arabidopsis lines with a red fluorescent marker for endoplasmic reticulum using a tail-anchored protein cytochrome b5 -B (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagano Minoru、Ueda Haruko、Fukao Yoichiro、Kawai-Yamada Maki、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 15 号: 9 ページ: 1790196-1790196
  • DOI: 10.1080/15592324.2020.1790196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A space-saving visual screening method, Glycine max FAST, for generating transgenic soybean (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwabuchi Kosei、Shimada Takashi L.、Yamada Tetsuya、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 15 号: 2 ページ: 1722911-1722911
  • DOI: 10.1080/15592324.2020.1722911
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HIGH STEROL ESTER 1 is a key factor in plant sterol homeostasis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimada Takashi L.、Shimada Tomoo、Okazaki Yozo、Higashi Yasuhiro、Saito Kazuki、Kuwata Keiko、Oyama Kaori、Kato Misako、Ueda Haruko、Nakano Akihiko、Ueda Takashi、Takano Yoshitaka、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 5 号: 11 ページ: 1154-1166
  • DOI: 10.1038/s41477-019-0537-2
  • NAID: 120006773162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sucrose starvation induces microautophagy in plant root cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada, S., Oikawa, K., Bizan, J., Shigenobu, S., Yamaguchi, K., Mano, S., Hayashi, M., Ueda, H., Hara-Nishimura, I., Nishimura, M., and Yamada, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 10 ページ: 1604-1604
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.01604
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] tRNA Wobble Modification Affects Leaf Cell Development in Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakai Yumi、Horiguchi Gorou、Iwabuchi Kosei、Harada Akiko、Nakai Masato、Hara-Nishimura Ikuko、Yano Takato
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 9 ページ: 2026-2039
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological function of photoreceptor UVR8 in UV-B tolerance in the liverwort Marchantia polymorpha (2019)
  • 著者名/発表者名: Kondou Youichi、Miyagi Yuta、Morito Takeshi、Fujihira Kenta、Miyauchi Wataru、Moriyama Asami、Terasawa Takuya、Ishida Sakiko、Iwabuchi Kosei、Kubo Hiroyoshi、Nishihama Ryuichi、Ishizaki Kimitsune、Kohchi Takayuki
  • 雑誌名: Planta 巻: 249 号: 5 ページ: 1349-1364
  • DOI: 10.1007/s00425-019-03090-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] How to Investigate the Role of the Actin-Myosin Cytoskeleton in Organ Straightening (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda Haruko、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1924 ページ: 215-221
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9015-3_18
  • ISBN: 9781493990146, 9781493990153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tissue-specific and intracellular localization of indican synthase from Polygonum tinctorium (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue Shintaro、Morita Rihito、Kuwata Keiko、Kunieda Tadashi、Ueda Haruko、Hara-Nishimura Ikuko、Minami Yoshiko
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 132 ページ: 138-144
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.08.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptotagmin-associated endoplasmic reticulum-plasma membrane contact sites are localized to immobile ER tubules (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Ishikawa, Kentaro Tamura, H. Ueda, Y. Ito, A. Nakano, I. Hara-Nishimura, and T. Shimada
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 178 号: 2 ページ: 641-653
  • DOI: 10.1104/pp.18.00498
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The AP-1 complex is required for proper mucilage formation in Arabidopsis seeds (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Shimada, T. Kunieda, S. Sumi, Y. Koumoto, Kentaro Tamura, K. Hatano, H. Ueda, and I. Hara-Nishimura
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 59 ページ: 2331-2338
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endoplasmic reticulum (ER) membrane proteins (LUNAPARKs) are required for proper configuration of the cortical ER network in plant cells (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Ueda, N. Ohta, Y. Kimori, T. Uchida, T. Shimada, Kentaro Tamura, and I. Hara-Nishimura
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 59 号: 10 ページ: 1931-1941
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy137
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ゼニゴケの細胞核光定位運動におけるキネシン様タンパク質MpKACの機能的役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岩渕功誠，八木宏樹，沖奈那夏，横畑伶奈，中田亜紗美，広本沙耶，小松愛乃，酒井友希，高木 慎吾，西浜竜一，河内孝之，渡辺洋平，上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナ排水組織から排出される溢泌液は分泌タンパク質を含む (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田善葵，三原衣織，三城恵美，佐藤伸哉，加納圭子，嶋田知生，西村いくこ，上田晴子，八木宏樹
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] ICP-MSによるシロイヌナズナ溢泌液のイオノーム解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 八木宏樹，吉田善葵，三原衣織，高見常明，坂本亘，嶋田知生，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] ペルオキシソーム膜タンパク質のライブセルイメージング解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高木純平，野崎悟史，佐藤長緒，上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] ペキソファジーは強光下でおこるROS生成による植物細胞の傷害を抑制する (2023)
  • 著者名/発表者名: 及川和聡，後藤(山田)志野，林八寿子，柴田美知太郎，近藤真紀，真野昌二，上田晴子，西村いくこ，山田健志，西村幹夫
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] ドミナントネガティブ変異をもつACTIN8の部位特異的な発現が植物の姿勢復元力を抑制する (2023)
  • 著者名/発表者名: 三宅唯月，八木宏樹，豊倉浩一，嶋田知生，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎の伸長過程におけるMYOSIN XIfの発現パターン (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡村さとこ，林杏樹，八木宏樹，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 第64回植物生理学会年会
• [学会発表] 重力に応答した植物の時空間的な姿勢変化と姿勢復元力の力学的意義の考察 (2022)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，津川暁，出村拓
  • 学会等名: 2022年度日本建築学会大会オーガナイズドセッション
• [学会発表] ミオシンXI変異体側枝の立体構造解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田大一，上田晴子，國田樹，戸田真志，檜垣匠
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎のストレートニング機構に関わる細胞の探索 -変異型ACTIN8/FIZ1を用いた解析- (2022)
  • 著者名/発表者名: 三宅唯月，八木宏樹，豊倉浩一，嶋田知生，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] 排水組織からの溢泌を介したタンパク質排出機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 八木宏樹，吉田善葵，三原衣織，嶋田知生，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] シロイヌナズナ排水組織の蛍光顕微鏡および電子顕微鏡イメージング (2022)
  • 著者名/発表者名: 八木宏樹，三原衣織，嶋田知生，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 第34回植物形態学会
• [学会発表] トマトにおいてSlHISE1はステロール量を制御するために必須のタンパク質である (2022)
  • 著者名/発表者名: 島田貴士，尾亦雄斗，江面健太郎，菅野茂夫，庄司翼，高野耕司，森哲哉，斉藤和季，岡咲洋三，上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 植物脂質シンポジウム
• [学会発表] ペクチナーゼのマセレーション活性を促進するAspergillus japonicus由来の未知因子の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 寺本智世，上條岳己，上田晴子，石水毅，長田敏行，南善子
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ‘Win-win' chemical defense in Brassicaceae acts on insect olfactory and gustatory systems to depress feeding behavior, limiting damage to both plants and insects (2022)
  • 著者名/発表者名: Mamiko Ozaki, Tatsuya Uebi, Junpei Takagi, Somare Mizuho, Tadashi Kunieda, Haruko Ueda, Toru Maeda, Shunya Habe, Kenji Yamada, Ikuko Hara-Nishimura
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会 第44回高知大会
• [学会発表] Regulation of plant posture: effects of a dominant-negative ACTIN8 expression on organ straightening. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuzuki Miyake, Hiroki Yagi, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura, Haruko Ueda
  • 学会等名: 11th International Tunicate Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Transcriptomics of plant hydathodes responsible for releasing water droplets called guttation (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Yagi, Iori Mihara, Atushi J. Nagano, Kentaro Tamura, Nobuyoshi Mochizuki, Akira Nagatani, Tomonao Matsushita, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura, Haruko Ueda
  • 学会等名: 11th International Tunicate Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 植物の姿勢制御に与える変異型ACTIN8の部位特異的発現の影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三宅唯月，八木宏樹，豊倉浩一，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 陸上植物における細胞核光定位運動の多様性と共通性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岩渕功誠，八木宏樹，沖奈那夏，横畑伶奈，中田亜紗美，広本沙耶，小松愛乃，酒井友希，高木慎吾，西浜竜一，河内孝之，渡辺洋平，上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] トマトにおけるHISE１のステロール代謝制御機構は生存に必須である (2022)
  • 著者名/発表者名: 尾亦雄斗，江面健太郎，菅野茂夫，庄司翼，高野耕司，岡咲洋三，斉藤和季，上田晴子，西村いくこ，島田貴士
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Endoplasmic reticulum dynamics and plant development (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruko Ueda, Ikuko Hara-Nishimura
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞骨格におけるミオシン 11 のアクチン束化機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高部晃宙，藤澤祐希，原口武士，吉村考平，富永基樹，檜垣 匠，上田晴子，伊藤光二
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 変異型アクチンの発現が植物の姿勢に与える影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三宅唯月
  • 学会等名: 植物構造オプト第3回若手の会
• [学会発表] 植物の立体再構成システムを用いたミオシン XI 変異体草姿の定量解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田大一，國田樹，戸田真志，上田晴子，檜垣匠
  • 学会等名: 第30回日本バイオイメージング学会
• [学会発表] 植物細胞における小胞体の動態と形態形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞体の形態からみる植物の生存戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 薬剤選抜を必要としない迅速な形質転換ダイズの作製法（GmFAST法） (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩渕功誠，島田貴士，山田哲也，西村いくこ
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 小胞体のゾーンからみる形態形成機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，横田悦雄，西村いくこ
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物細胞の小胞体のダイナミックな形態変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 奈良先端科学技術大学院大学・異分野融合ワークショップシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 葉緑体核様体の新奇光応答反応：光分散・暗集合反応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石原静圭，坂下幸汰，石田悠介，木森義隆，西村芳樹，小林優介，西村いくこ，岩渕功誠
  • 学会等名: 第8回近畿植物学会講演会
• [学会発表] 薬剤選抜を必要としない迅速な形質転換ダイズの作製法（GmFAST法） (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩渕功誠，島田貴士，山田哲也，西村いくこ
  • 学会等名: 第8回近畿植物学会講演会
• [学会発表] 葉緑体核様体の光分散・暗凝集反応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩渕功誠
  • 学会等名: エンドメンブレンミーティング
• [学会発表] 植物の器官屈曲と復元力による姿勢制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞体タンパク質 HIGH STEROL ESTER 1 によるステロール恒常性維持機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 島田貴士,嶋田知生,岡咲洋三,東泰弘,斉藤和季,桑田啓子,小山香梨,加藤美砂子,高野義孝, 上田貴志,中野明彦,上田晴子,西村いくこ
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 植物のさまざまな運動とアクチン・ミオシンXI細胞骨格 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 第7回近畿植物学会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の姿勢とアクチンの配向制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 植物細胞骨格研究会2018
• [学会発表] LUNAPARK依存的な小胞体の形態形成機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 第７回植物エンドメンブレンミーティング（JANPER2018)
• [学会発表] Functions of an actin-myosin XI cytoskeleton in intracellular motility and plant postures (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruko Ueda
  • 学会等名: Jagiellonian University-Konan University Bilateral Meeting
  • 国際学会