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細胞膜ドメインの周期性とその変調が導出する植物の細胞壁パターン

計画研究

研究領域細胞システムの自律周期とその変調が駆動する植物の発生
研究課題/領域番号 19H05677
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 生物系
研究機関名古屋大学 (2021-2024)
国立遺伝学研究所 (2019-2020)

研究代表者

小田 祥久  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30583257)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
75,140千円 (直接経費: 57,800千円、間接経費: 17,340千円)
2023年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2022年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2021年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2020年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2019年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
キーワード細胞骨格 / 細胞壁 / 道管 / 細胞膜ドメイン / 微小管 / 液液相分離 / 細胞膜 / Gタンパク質
研究開始時の研究の概要

植物の体は様々なタイプの細胞が積み重なるようにして作られている。このような植物の組織の成長はそれぞれの細胞における細胞壁の沈着の仕方に大きく依存している。研究代表者はこれまでに植物体内で水を運ぶ役割を担う道管の細胞をモデルとして細胞壁の沈着の仕方を制御する仕組みを明らかにしてきた。その一方で細胞壁の沈着の仕方が一様にあるいは多様に制御される仕組みや、周辺の細胞と協調的に細胞壁の沈着の仕方を調節する仕組みほどんど分かっていない。本研究では道管の細胞に周期的な構造が生じる過程を解析し、細胞の自律的・協調的に細胞壁の沈着の仕方を制御する仕組みを明らかにする。

研究成果の概要

植物細胞は細胞壁によって構造的に支えられ、細胞ごとに異なる形や機能を担う。水の通導を担う道管細胞は、細胞死の過程で細胞壁の細胞膜直下の微小管を局所的に脱重合することで、細胞壁の沈着を部分的に抑制し、周期的な細胞壁の沈着パターンを構築する。本研究ではMIDD1タンパク質が液―液相分離(LLPS)様の現象により凝集体を形成し、微小管を局所的に脱重合させることで細胞壁の沈着パターンの周期性をもたらす新たな機構を発見した。本研究は、細胞壁の制御にLLPSが関与する新たな知見をもたらし、植物の組織形成や細胞壁制御機構の理解において画期的な成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた結果は、細胞壁の制御にLLPSが関与する新たな知見をもたらし、植物の組織形成や細胞壁制御機構の理解において画期的な成果である。この知見は他の真核生物における微小管制御の理解にも貢献する可能性がある。また、この微小管制御機構は、植物の細胞壁形成を人為的に調節する新たな手法の開発への応用や、道管の操作により乾燥ストレスに強い作物の開発への応用が可能になると考えられる。この知見は、細胞骨格の動態制御や細胞内構造の形成に関する基礎研究の深化だけでなく、バイオテクノロジー分野での応用展開にも寄与することも期待される。

報告書

(6件)
  • 2024 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 1件、 招待講演 11件)

  • [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Control of plasma membrane-associated actin polymerization specifies the pattern of the cell wall in xylem vessels2025

    • 著者名/発表者名
      Kijima Saku T.、Sasaki Takema、Kikushima Yuichiro、Inoue Daisuke、Sakamoto Shingo、Kondo Yuki、Inagaki Soichi、Yamaguchi Masatoshi、Mitsuda Nobutaka、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 16 号: 1 ページ: 1921-1921

    • DOI

      10.1038/s41467-025-56866-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microtubule-associated phase separation of MIDD1 tunes cell wall spacing in xylem vessels in Arabidopsis thaliana2024

    • 著者名/発表者名
      Higa Takeshi、Kijima Saku T.、Sasaki Takema、Takatani Shogo、Asano Ryosuke、Kondo Yohei、Wakazaki Mayumi、Sato Mayuko、Toyooka Kiminori、Demura Taku、Fukuda Hiroo、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 10 号: 1 ページ: 100-117

    • DOI

      10.1038/s41477-023-01593-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Confined-microtubule assembly shapes three-dimensional cell wall structures in xylem vessels2023

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Takema、Saito Kei、Inoue Daisuke、Serk Henrik、Sugiyama Yuki、Pesquet Edouard、Shimamoto Yuta、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 6987-6987

    • DOI

      10.1038/s41467-023-42487-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ab-GALFA, A bioassay for insect gall formation using the model plant Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Hirano , Ayaka Okamoto , Yoshihisa Oda , Tomoaki Sakamoto , Seiji Takeda , Takakazu Matsuura , Yoko Ikeda , Takumi Higaki , Seisuke Kimura , Masa H Sato
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 2554-2554

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29302-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microtubule-associated ROP interactors affect microtubule dynamics and modulate cell wall patterning and root hair growth2022

    • 著者名/発表者名
      Feiguelman Gil、Cui Xiankui、Sternberg Hasana、Hur Eliran Ben、Higa Takeshi、Oda Yoshihisa、Fu Ying、Yalovsky Shaul
    • 雑誌名

      Development

      巻: 149 号: 22

    • DOI

      10.1242/dev.200811

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Secondary cell wall patterning: connecting the dots, pits and helices2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Huizhen、Giannetti Alessandro、Sugiyama Yuki、Zheng Wenna、Schneider Rene、Watanabe Yoichiro、Oda Yoshihisa、Persson Staffan
    • 雑誌名

      Open Biology

      巻: 12 号: 5

    • DOI

      10.1098/rsob.210208

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell-by-cell dissection of phloem development links a maturation gradient to cell specialization2021

    • 著者名/発表者名
      Roszak P, Heo J, Blob B, Toyokura K, Sugiyama Y, de Luis Balaguer MA, Lau W, Hamey F, Cirrone J, Madej E, Bouatta A, Wang X, Guichard M, Ursache R, Tavares H, Verstaen K, Wendrich J, Melnyk C, Oda Y, Shasha D, Ahnert S, Saeys Y, De Rybel B, Heidstra R, Scheres B, Grossmann G, Mahonen AP, Denninger P, Gttgens B et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 374 号: 6575

    • DOI

      10.1126/science.aba5531

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Quantitative Method for Evaluating Phragmoplast Morphology2021

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Takema、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2382 ページ: 225-232

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1744-1_13

    • ISBN
      9781071617434, 9781071617441
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excess Pyrophosphate Restrains Pavement Cell Morphogenesis and Alters Organ Flatness in Arabidopsis thaliana2020

    • 著者名/発表者名
      Gunji Shizuka、Oda Yoshihisa、Takigawa-Imamura Hisako、Tsukaya Hirokazu、Ferjani Ali
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: 31-31

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00031

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Novel Katanin-Tethering Machinery Accelerates Cytokinesis2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Takema、Tsutsumi Motosuke、Otomo Kohei、Murata Takashi、Yagi Noriyoshi、Nakamura Masayoshi、Nemoto Tomomi、Hasebe Mitsuyasu、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 29 号: 23 ページ: 4060-4070.e3

    • DOI

      10.1016/j.cub.2019.09.049

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 道管の二次細胞壁パターンを制御するアクチン重合促進因子の解析2025

    • 著者名/発表者名
      菊島悠一郎,貴嶋紗久,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁形成を制御するROP エフェクターの解析2025

    • 著者名/発表者名
      小林恒,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁パターン制御に関与するDOCK 型 ROP 活性化タンパク質の機能解析2025

    • 著者名/発表者名
      永江桃子,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 新規微小管-小胞体相互作用因子の解析2025

    • 著者名/発表者名
      土井翠,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 篩要素における新規微小管付随タンパク質の解析2025

    • 著者名/発表者名
      杉山友希,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] SPIKE1 による細胞分裂方向制御の分子機構の解析2025

    • 著者名/発表者名
      豊倉浩一,鎌本直也,藤本仰一,小田祥久,柿本辰男,上田晴子,Yrjo Helariutta,草場信
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Control of plasma membrane-associated actin polymerization specifies the pattern of the cell wall in xylem vessels2025

    • 著者名/発表者名
      Saku Kijima, Takema Sasaki, Yuichiro Kikushima, Daisuke Inoue, Shingo Sakamoto, Yuki Kondo, Soichi Inagaki, Masatoshi Yamaguchi, Nobutaka Mitsuda, Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1pAG05 アクチン重合の制御 が道管における細胞壁パターンに影響する2024

    • 著者名/発表者名
      貴嶋 紗久, 佐々木 武馬, 井上 大介, 近藤 侑貴, 垣 宗一, 山口 雅利, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 1aAH05 篩要素分化における核膜動態の解析2024

    • 著者名/発表者名
      杉山 友希, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 転写調節されるアクチン重合が木部道管における細胞壁パターンを切り替える2024

    • 著者名/発表者名
      貴嶋紗久, 佐々木武馬, 近藤侑貴, 稲垣宗一, 山口雅利, 小田祥久
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 陸上植物におけるprospindle の形成機構と役割について2024

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 石崎公庸, 本瀬宏康, 小田祥久
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Exploring autolytic mechanisms of sieve elements with an improved phloem induction system2024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sugiyama, Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microtubule organization in xylem vessels2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      第49回内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of G protein dynamics in microtubule organizaion during xylem development2023

    • 著者名/発表者名
      Shogo TAKATANI, Takeshi HIGA, Yoshihisa ODA
    • 学会等名
      第49回内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 道管において微小管に付随した相分離現象が細胞壁パターンを調節する2023

    • 著者名/発表者名
      比嘉 毅, 貴嶋 紗久, 佐々木 武馬, 高谷 彰吾, 近藤 洋平, 佐藤 繭子, 若崎 眞由美, 豊岡 公徳, 出村 拓, 福田 裕穂, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MIDD1凝集体による微小管脱重合機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      浅野僚介, 佐々木武馬, 高谷彰吾, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁形成を制御するROPエフェクターの解析2023

    • 著者名/発表者名
      小林恒, 佐々木武馬, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁パターンを制御する新規細胞骨格付随タンパク質の解析2023

    • 著者名/発表者名
      三宅陽穗, 杉山友希, 佐々木武馬, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 陸上植物における紡錘体軸および細胞分裂方向の制御機構2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木 武馬, 石崎 公庸, 本瀬 宏康, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 植物の道管に見る細胞内パターン形成のロジック2023

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 植物における細胞壁形成の時空間制御2023

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 道管液フローを規定する細胞壁パターンの構築機構2023

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微小管依存的な液-液相分離を介した二次細胞壁パターンの制御2022

    • 著者名/発表者名
      比嘉毅, 近藤洋平, 出村拓, 福田裕穂, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 直接的なアクチンイメージングを目指した機能的なアクチン修飾法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      貴嶋紗久, 坂本真吾, 光田展隆, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 微小管付随タンパク質CORD はゼニゴケにおいて細胞分裂面の決定に関与する2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 石崎公庸, 本瀬宏康, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二次細胞壁パターンのねじれを抑制する細胞骨格因子の同定2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 山田萌恵, 貴嶋紗久, 比嘉毅, 佐藤繭子, 若崎眞由美, 豊岡公徳, 近藤洋平, 堤元佐, 大友康平, 村田隆, 根本知己, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] イメージング共同研究から迫る植物細胞壁の構築機構2021

    • 著者名/発表者名
      小田祥久
    • 学会等名
      北海道大学ニコンイメージングセンター 学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イメージング共同研究から迫る植物細胞壁の構築機構2021

    • 著者名/発表者名
      小田祥久
    • 学会等名
      北海道大学ニコンイメージングセンター学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナvegetativeアクチン変異株の表現型解析2021

    • 著者名/発表者名
      貴嶋紗久, 光田展隆, 小田祥久
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体光定位運動における新規phot2相互作用因子の解析2021

    • 著者名/発表者名
      比嘉毅, 後藤栄治, 和田正三, 小田祥久, 中井正人
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新規ゴルジ局在タンパク質HOPはカロースの蓄積制御を介し細胞板の形成に寄与する2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 小田祥久
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] Molecular basis of cell wall patterning in xylem vessels2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      From cellular dynamics to morphology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アクチン・微小管相互作用の理解に向けたシロイヌナズナvegetativeアクチンアイソフォーム変異株の表現型解析2020

    • 著者名/発表者名
      貴嶋紗久, 光田展隆, 上田太郎, 小田祥久
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 植物の道管における細胞壁パターンの構築機構2020

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 道管分化にみる細胞内秩序の構築機構2019

    • 著者名/発表者名
      小田祥久
    • 学会等名
      植物科学シンポジウム2019「SDGsに向けた植物科学の展開」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微小管付随タンパク質CORDにより制御されるフラグモプラストの動態2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 堤元佐, 大友康平, 村田隆, 中村匡良, 根本知己, 長谷部光泰, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞壁の非対称性を生み出す分子システム2019

    • 著者名/発表者名
      杉山友希, 長島慶宜, 若崎眞由美, 佐藤繭子, 豊岡公徳, 福田裕穂, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2026-01-16  

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