細胞骨格の制御を介した細胞外情報処理機構の解明

• 研究領域: 植物細胞壁の情報処理システム
• 研究課題/領域番号: 24114007
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 馳澤 盛一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40172902)
• 連携研究者: 朽名 夏麿 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任准教授 (70578559) ; 桧垣 匠 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任准教授 (90578486) ; 三浦 岳 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10324617) ; 今村 寿子 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30523790)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 60,840千円 (直接経費: 46,800千円、間接経費: 14,040千円); 2016年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2015年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2014年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2013年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2012年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
• キーワード: 細胞壁 / 細胞骨格 / イメージング / 画像定量解析 / 画像解析

研究成果の概要

（１）分裂中期の細胞表層におけるアクチン繊維の分布を薬理学的に攪乱させることで紡錘体・フラグモプラスト・細胞板のいずれもが赤道面に対して傾斜し、異常な細胞分裂面を形成することを見出した。（２）シロイヌナズナ子葉表皮組織をセルラーゼ処理することで、セルロース量が低減した細胞壁の湾曲を人為的に制御し、画像解析技術により定量的に評価した。（３）葉表皮細胞の湾曲形成を理解するための力学モデルおよび界面方程式モデルを検討した。（４）膜輸送因子PATROL1は孔辺細胞と副細胞の間で水とイオンのシャトル輸送を調節することで、気孔開閉を制御することを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Cytoskeleton dynamics control the first asymmetric cell division in Arabidopsis zygote. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimata, Y., Higaki, T., Kawashima, T., Kurihara, D., Sato, Y., Yamada, T., Hasezawa, S., Berger, F., Higashiyama, T., and Ueda, M.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 113 号: 49 ページ: 14157-14162
  • DOI: 10.1073/pnas.1613979113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative analyses on dynamic changes in the organization of host Arabidopsis thaliana actin microfilaments surrounding the infection organ of the powdery mildew fungus Golovinomyces orontii. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inada N, Higaki T, Hasezawa S
  • 雑誌名: J Plant Res 巻: 129 号: 1 ページ: 103-110
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0769-9
  • NAID: 40020697794
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nuclear function of subclass I actin depolymerizing factor contributes to susceptibility in Arabidopsis to an adapted powdery mildew fungus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inada N, Higaki T, Hasezawa S
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 170 号: 3 ページ: 1420-1434
  • DOI: 10.1104/pp.15.01265
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accumulation of fluorescent proteins derived from a trans-Golgi cisternal membrane marker and paramural bodies in interdigitated apoplastic space in Arabidopsis leaf epidermis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akita, K., Kobayashi, M., Sato, M., Kutsuna, N., Ueda, T., Toyooka, K., Nagata, N., Hasezawa, S., and Higaki, T.
  • 雑誌名: Protoplasma 巻: in press 号: 1 ページ: 367-377
  • DOI: 10.1007/s00709-016-0955-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dominant and recessive mutations in the Raf-like kinase HT1 gene completely disrupt stomatal responses to CO2. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto-Sugimoto, M., Negi, J., Monda, K., Higaki, T., Isogai, Y., Nakano, T., Hasezawa, S. and Iba, K.
  • 雑誌名: J.Exp. Bot. 巻: 未定 号: 11 ページ: 3251-3261
  • DOI: 10.1093/jxb/erw134
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Semi-automatic organelle detection on transmission electron microscopic images (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Higaki, N. Kutsuna, K. Akita, M. Sato, F. Sawaki, M. Kobayashi, N. Nagata, K. Toyooka, S. Hasezawa
  • 雑誌名: SCIENTIFIC REPORTS 巻: 5 号: 1 ページ: 7794-7794
  • DOI: 10.1038/srep07794
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simplification of vacuole structure during plant cell death triggered by culture filtrates of Erwinia carotovora. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y, Nomura T, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: Journal of Integrated Plant Biology 巻: 57 号: 1 ページ: 127-135
  • DOI: 10.1111/jipb.12304
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vacuole structure analysis during cell death subsequent to application of Erwinia carotovora culture filtrates to cell cultures of Nicotiana tabacum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: Bio. Protoc. 巻: 5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamics and environmental responses of PATROL1 in Arabidopsis subsidiary cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Higaki, T., Hashimoto-Sugimoto, M., Akita, K., Iba, K., and Hasezawa, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 4 ページ: 773-780
  • DOI: 10.1093/pcp/pct151
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wide-range high-resolution transmission electron microscopy reveals morphological and distributional changes of endomembrane compartments during log to stationary transition of growth phase in tobacco BY-2 cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyooka K, Sato M, Kutsuna N, Higaki T, Sawaki F, Wakazaki M, Goto Y, Hasezawa S, Nagata N, Matsuoka K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 9 ページ: 1544-1555
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu084
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiocesium distribution in bamboo shoots after the Fukushima nuclear accident. (2014)
  • 著者名/発表者名: Higaki T, Higaki S, Hirota M, Hasezawa S
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 5 ページ: e97659-e97659
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0097659
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increase in Invaginated Vacuolar Membrane Structure Caused by Plant Cell Expansion by Genotoxic Stress Induced by DNA Double-Strand Breaks (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa J, Higaki T, Hamamura Y, Kurihara D, Kutsuna N, Higashiyama T, Hasezawa S, Matsunaga S
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 79 号: 4 ページ: 467-474
  • DOI: 10.1508/cytologia.79.467
  • NAID: 130004801651
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time-sequential observation of spindle and phragmoplast orientation in BY-2 cells with altered cortical actin microfilament patterning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojo KH, Yasuhara H, Hasezawa S
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 9 号: 8 ページ: e29579-e29579
  • DOI: 10.4161/psb.29579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of cortical actin microfilament patterning in division plane orientation in plants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojo KH, Higaki T, Kutsuna N, Yoshida Y, Yasuhara H, Hasezawa S
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 54 号: 9 ページ: 1491-1503
  • DOI: 10.1093/pcp/pct093
  • NAID: 10031202071
  • 査読あり
• [雑誌論文] An atypical tubulin kinase mediates stress-induced microtubule depolymer ization in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Fujita, Jaromir Pytela, Takashi Hotta, Takehide Kato, Takahiro Hamada, Rie Akamatsu, Yasumasa Ishida, Natsumaro Kutsuna, Seiichiro Hasezawa, Yuko Nomura, Hirofumi Nakagami, Takashi Hashimoto
  • 雑誌名: Curr. Biol 巻: 23 号: 20 ページ: 1969-1978
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.08.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of microtubule array expansion in the cytokinetic phragmoplast. (2013)
  • 著者名/発表者名: Murata, T., et al.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: Jun 17;4 号: 1 ページ: 1967-1967
  • DOI: 10.1038/ncomms2967
  • 査読あり
• [雑誌論文] LIPS database with LIPService: a microscopic image database of intracellular structures in Arabidopsis guard cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higaki T, Kustuna N, Hasezawa S
  • 雑誌名: BMC Plant Biology 巻: 13 号: 1 ページ: 81-81
  • DOI: 10.1186/1471-2229-13-81
  • 査読あり
• [雑誌論文] crotubule stability affects the unique motility of F-actin in Marchantia polymorp (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Era, Natsularo Kutsuna, Taktiai Higaki. Seiichjro Hasezava, Akihiko Nakano, Takashi Ieda
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 126 号: 1 ページ: 113-119
  • DOI: 10.1007/s10265-012-0496-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active learning framework with iterative clustering for bioimage classification. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kutsuna, N.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 3 号: 1 ページ: 1032-1032
  • DOI: 10.1038/ncomms2030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal Ion Homeostasis Mediated by NRAMP Transporters in Plant Cells - Focused on Increased Resistance to Iron and Cadmium Ion. (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshio Sano
  • 雑誌名: Crosstalk and Integration of Membrane Trafficking Pathway 巻: 巻なし ページ: 213-228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical organelle dissection of Arabidopsis guard cells using image database LIPS. (2012)
  • 著者名/発表者名: Higaki, et al.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 2 号: 1 ページ: 405-405
  • DOI: 10.1038/srep00405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radionuclide analysis on bamboos following the Fukushima nuclear accident. (2012)
  • 著者名/発表者名: Higaki, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 4 ページ: e34766-e34766
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0034766
  • 査読あり
• [学会発表] ライブイメージングで探る受精卵の極性化過程における細胞骨格の動態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木全祐資,桧垣匠,河島友和,栗原大輔,佐藤良勝,山田朋美,馳澤盛一郎、Frederic Berger、東山哲也、植田美那子
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] シングルセルを用いた植物細胞分裂期のオミックス解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 栗原（大窪）恵美子,平元美佳,栗原志夫,蒔田由布子,河島美香,桧垣匠,馳澤盛一郎,島田浩章, 松井南
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] PI3キナーゼ、PI4キナーゼ阻害剤はそれぞれ異なる環境シグナルに対する気孔応答を阻害する (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋將,門田慧奈,桧垣匠,橋本（杉本）美海,祢冝淳太郎,馳澤盛一郎,射場厚
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] タバコ培養細胞BY-2を用いた膜交通因子PATOL1の局在解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐久間健，桧垣匠,橋本（杉本）美海,的場厚,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第８０回 日本植物学会（沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市））
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 病害応答における植物アクチン脱重合因子の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田のりこ,桧垣匠,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第８０回 日本植物学会（沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市））
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 平川由美,桧垣匠,永田晋治,馳澤盛一郎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 植物病原細菌Erwinia carotovora培養濾過液における細胞死誘導タンパク質の探索
  • 学会等名: 第８０回 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] シロイヌナズナ葉肉細胞プロトプラストの細胞壁再構築のイメージング解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 九鬼寛明,桧垣匠,横山隆亮,馳澤盛一郎,西谷和彦
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] ゼニゴケの胞子発芽に伴うオルガネラと細胞骨格の動態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井友希，西浜竜一,河内孝之,馳澤盛一郎,桧垣匠
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] M期特異的キネシンNACK1のC末端領域は細胞板形成部位への局在に必要である (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹部美知子,桧垣匠,西田結花,石橋奈々子,栗原大輔,東山哲也,西浜竜一,伊藤正樹,馳澤盛一郎,町田泰則
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] コケ植物にみられるニッチ戦略のための細胞分化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村俊尚,若崎眞由美,上原由紀子,吉田拓広,小嶋美紀子,豊岡公徳,持田恵一,櫻井哲也,馳澤盛一郎,榊原均
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市）20
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] 気孔開口運動における表層微小管機能に関する再検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠,橋本（杉本）美海,秋田佳恵,花俣繁,的場厚,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物プロトプラストの細胞壁再生の時間的・空間的制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮,九鬼寛明,桧垣匠,竹内美和,馳澤盛一郎,西谷和彦
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物の細胞板形成を支える分子メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹部美和子,桧垣匠,大和田理恵,相田治寿,西田結花,馳澤盛一郎,町田泰則
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 葉肉細胞プロトプラストの細胞壁再生系の開発とイメージング解析を利用した細胞壁構築過程の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 九鬼寛明，桧垣匠,小浜大山,横山隆亮,篠原直貴,馳澤盛一郎,西谷和彦
  • 学会等名: 第78回日本植物学会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 気孔複合体における膜交通制御因子ＰＡＴＲＯＬ1の動態解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠,橋本（杉本）美海,秋田佳恵,射場厚,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第78回日本植物学会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 高CO2条件が葉表皮細胞に及ぼす影響の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] タバコ培養細胞BY-2を用いたUV-Bストレス応答の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋真哉
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] BY-YTRF1細胞を用いた細胞骨格再伸長の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 湖城恵
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 生物画像の分類と定量のためのソフトウェア開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 朽名夏麿
  • 学会等名: 日本植物学会 第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 可視化と数値実験による細胞外インテリジェント系の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠
  • 学会等名: 日本植物学会 第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] シロイヌナズナ子葉の表皮組織形成に対するセルラーゼ処理の影響
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠，秋田佳恵，朽名夏麿，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第５５回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県）
• [学会発表] 細胞分裂における表層アクチン繊維および細胞分裂面形成の経時観察
  • 著者名/発表者名: 湖城恵，桧垣匠，朽名夏麿，安原裕紀，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第５５回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県）
• [学会発表] スクロース水溶液水浸処理によるシロイヌナズナ葉の気孔分布への影響
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵，桧垣匠，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第５５回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県）
• [学会発表] 環境ストレスに応答する微小管制御
  • 著者名/発表者名: 藤田智史，Jaromir Pytela，堀田祟，加藤壮瑛，濱田隆宏，Wong Jeh-Haur，朽名夏麿，野村有子，馳澤盛一郎，中神弘史，橋本隆
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス（北海道）
• [学会発表] 電顕画像における注目構造の自動検索法の開発
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠，朽名夏麿，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス（北海道）