樹木の細胞壁高次構造形成機構のリアルタイムイメージング解析

• 研究課題/領域番号: 15H04527
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 木質科学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 船田 良 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734)
• 研究分担者: 梶田 真也 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40323753) ; 半 智史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709) ; 渡邊 宇外 千葉工業大学, 先進工学部, 准教授 (70337707)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: 木質バイオマス / 細胞壁 / 管状要素 / 微小管 / 培養細胞 / リグニン / 植物ホルモン / 生体イメージング / 植物細胞壁 / 細胞骨格 / セルロースミクロフィブリル / リグニン沈着 / セルロース / 修飾構造 / 二次木部 / 生体情報イメージング / 有縁壁孔

研究成果の概要

再生可能な資源である木質バイオマスの有効利用のためには、細胞壁高次構造の形成機構など樹木の二次木部細胞の分化過程を充分に解明することが不可欠である。そこで本研究課題では、樹木の培養細胞から厚い二次壁と有縁壁孔など複雑な構造を有する二次木部様細胞を直接誘導する新規モデル系の誘導条件を確立した。また、管状要素に沈着するリグニンの分布や沈着過程を組織化学的手法や蛍光プローブ法を用いて解析し、リグニンの沈着過機構を明らかにした。さらに、微小管の局在の動的変化を共焦点レーザ走査顕微鏡法などで可視化し、微小管の配向や局在が管状要素における複雑な細胞壁高次構造の形成を制御していることを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] Universitas Gadjah Mada(インドネシア)
• [国際共同研究] Bangladesh Agricultural University(バングラデシュ)
• [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)
• [雑誌論文] Climate change and the regulation of wood formation in trees by temperature (2018)
  • 著者名/発表者名: Begum, S., Kudo, K., Rahman, Md H., Nakaba, S., Yamagishi, Y., Nabeshima, E., Nugroho, D.W., Oribe, Y., Kitin, P., Jin H.O., Funada, R.
  • 雑誌名: Trees-Structure and Function 巻: 32 号: 1 ページ: 3-15
  • DOI: 10.1007/s00468-017-1587-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of new networks of earlywood vessels in seedlings of the deciduous ring-porous hardwood Quercus serrata in springtime (2018)
  • 著者名/発表者名: Kudo Kayo、Utsumi Yasuhiro、Kuroda Katsushi、Yamagishi Yusuke、Nabeshima Eri、Nakaba Satoshi、Yasue Koh、Takata Katsuhiko、Funada Ryo
  • 雑誌名: Trees 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 725-734
  • DOI: 10.1007/s00468-018-1667-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stem gravitropism and tension wood formation in Acacia mangium seedlings inclined at various angles (2018)
  • 著者名/発表者名: Nugroho, W.D., Nakaba, S., Yamagishi, Y., Begum, S., Rahman, M.H., Kudo, K., Marsoem, S.N., Funada, R.
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 87-94
  • DOI: 10.1093/aob/mcy056
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Changes in the morphology and functions of vacuoles during the death of ray parenchyma cells in Cryptomeria japonica (2018)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, I., Funada, R., Nakaba, S.
  • 雑誌名: Journal of Wood Science 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 177-185
  • DOI: 10.1007/s10086-017-1692-6
  • NAID: 40021568605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Locally heated dormant cambium can re-initiate cell production independently of new shoot growth in a deciduous conifer, Larix kaempferi (2017)
  • 著者名/発表者名: Oribe, Y., Funada, R
  • 雑誌名: Dendrochronologia 巻: 46 ページ: 14-23
  • DOI: 10.1016/j.dendro.2017.09.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Responses of ray parenchyma cells to wounding differ between earlywood and latewood in the sapwood of Cryptomeria japonica (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakaba, S., Morimoto, H., Arakawa, I., Yamagishi, Y., Nakada, R., Funada, R.
  • 雑誌名: Trees 巻: 31 号: 1 ページ: 31-39
  • DOI: 10.1007/s00468-016-1452-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Partial desiccation enhances induction of secondary xylem-like tracheary elements from calli of hybrid poplar (Populus sieboldii x P. grandidentata). (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamagishi, Joto Yoshimoto, Suzuka Ide, Satoshi Nakaba, Eri Nabeshima, Ugai Watanabe, Ryo Funada
  • 雑誌名: Trees-structure and function 巻: - 号: 3 ページ: 1083-1089
  • DOI: 10.1007/s00468-016-1411-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Agatharesinol biosynthesis-related changes of ray parenchyma in sapwood sticks of Cryptomeria japonica during cell death (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nakaba, Izumi Arakawa, Hikaru Morimoto, Nobumasa Bito, Takanori Imai, Ryogo Nakada, Ryo Funada
  • 雑誌名: Planta 巻: 243 号: 5 ページ: 1225-1236
  • DOI: 10.1007/s00425-016-2473-y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relationship between the earlywood-to-latewood transition and changes in levels of stored starch around the cambium in locally heated stems of the evergreen conifer Chamaecyparis pisifera (2016)
  • 著者名/発表者名: Md Hasnat Rahman, Shahanara Begum, Satoshi Nakaba, Yusuke Yamagishi, Kayo Kudo, Eri Nabeshima, Widyanto Dwi Nugroho, Yuichiro Oribe, Ryo Funada
  • 雑誌名: Trees－Structure and Function 巻: - 号: 5 ページ: 1619-1630
  • DOI: 10.1007/s00468-016-1395-4
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Earlywood vessels in ring-porous deciduous hardwoods become functional for water transport after bud burst and before the maturation of the current-year leaves (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitin, P., Funada, R.
  • 雑誌名: IAWA Journal 巻: 37 号: 2 ページ: 315-331
  • DOI: 10.1163/22941932-20160136
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Localized cooling of stems induces latewood formation and cambial dormancy during seasons of active cambium in conifers (2016)
  • 著者名/発表者名: Shahanara Begum, Kayo Kudo, Yugo Matsuoka, Satoshi Nakaba, Yusuke Yamagishi, Eri Nabeshima, Md. Hasnat Rahman, Widyanto Dwi Nugroho, Yuichiro Oribe, Hyun-O Jin, Ryo Funada
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 117 号: 3 ページ: 465-477
  • DOI: 10.1093/aob/mcv181
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cavitation of intercellular spaces is critical to establishment of hydraulic properties of compression wood of Chamaecyparis obtusa seedlings (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nakaba, Asami Hirai, Kayo Kudo, Yusuke Yamagishi, Kenichi Yamane, Katsushi Kuroda, Widyanto Dwi Nugroho, Peter Kitin, Ryo Funada
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 117 号: 3 ページ: 457-463
  • DOI: 10.1093/aob/mcv195
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relationship between f ormation of earlywood vessels and leaf phenology in two ring-porous hardwoods, Quercus serrata and Robinia pseudoacacia, in early spring (2015)
  • 著者名/発表者名: Kudo, K., Yasue, K., Hosoo, Y., Funada, R.
  • 雑誌名: Journal of Wood Science 巻: 61 号: 5 ページ: 455-464
  • DOI: 10.1007/s10086-015-1487-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] トチノキ培養細胞を用いたせん孔をもつ管状要素の分化誘導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山岸祐介，鎌田 裕，荒川圭太，佐野雄三，工藤佳世，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] 蛍光プローブによるポプラ培養細胞の管状要素誘導系におけるリグニン沈着の可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田裕子，山岸祐介，飛松裕基，梅澤俊明，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] 心材形成過程の解析への自家蛍光を用いたスペクトルイメージングの応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] 枝打ちがヒノキの早晩材付近の仮道管形態に与える影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 葭葉 司，平野 優，小林 元，安江 恒，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] ウルシの種子を用いた組織培養による植物体再生に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚田健太郎，岡田健汰，半 智史，船田 良，山岸祐介，田端雅進
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] トドマツ不定胚形成細胞（ESM）からの不定胚形成および植物体再生に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳貴，塚田健太郎，山岸祐介，中田了五，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] ウルシの種子からのカルス誘導と有用物質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田健汰，塚田健太郎，吉田裕子，Md Hasnat Rahman，田端雅進，船田 良，半 智史
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] Wood formation in tropical trees: understanding the changes in cambial activity in relation to the rainfall pattern in hardwood trees grown in Yogyakarta, Java Island, Indonesia (2018)
  • 著者名/発表者名: MD Hasnat Rahman，Widyanto Dwi Nugroho，Satoshi Nakaba，Yusuke Yamagishi，Shahanara Begum，Sri Nugroho Marsoem，Ryo Funada
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] オーキシンの移動の制御を目的とした剥皮およびNPA塗布処理による形成層細胞の変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉永恵理子，Peter Kitin，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] ゲッケイジュのカルス培養およびオイゲノールの分析に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平木李奈，秋山佳貴，塚田健太郎，吉田裕子，Nuoendagula，梶田真也，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] チークの引張あて材における組織学的特徴の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北見夏海斗，Widyanto Dwi Nugroho，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] ドリアン属のタイルセルの解剖学的特徴とその分化過程 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤井美帆，Widyanto Dwi Nugroho，安部 久，半 智史，船田 良
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] 樹木木部細胞壁の形成機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船田 良, 山岸祐介, 半 智史
  • 学会等名: セルロース学会北海道・東北支部セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of the application of exogenous auxin and defoliation on cambial reactivation and xylem differentiation in locally heated stems of Abies homolepis seedlings (2017)
  • 著者名/発表者名: Md Hasnat Rahman, Shahanara Begum, Kayo Kudo, Takahiro Muraishi, Yusuke Yamagishi, Satoshi Nakaba, Ryo Funada
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ドロノキ放射柔細胞の細胞死に関連するプロテアーゼの遺伝子発現解 (2017)
  • 著者名/発表者名: 半 智史、高田直樹、高橋大輔、中田了五、上村松生、船田 良
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] カラマツ放射柔細胞の分化過程とデンプン貯蔵機能発現の関連性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒川 泉、安江 恒、船田 良、半 智史
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 交雑ポプラ培養細胞を用いたin vitro管状要素誘導に合成オーキシンNAAおよび2,4-Dが及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山岸祐介、鎌田 裕、工藤佳世、半 智史、船田 良、荒川圭太、佐野雄三
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ジベレリンおよびブラシノステロイド処理によるヤチダモおよびヤマザクラの引張あて材様組織の誘導に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村石貴彦、工藤佳世、山岸祐介、Widyanto Dwi Nugroho、船田 良、半 智史
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] サワラ樹幹に対する局所的な冷却処理やヒノキ苗木に対する水分制限処理が形成層細胞の分裂活動や木部分化過程に対して与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村祐輔、Md Hasnat Rahman、半 智史、Shahanara Begum、船田 良
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] トドマツ成熟種子由来の不定胚形成細胞を経由した植物体再生に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳貴、塚田健太郎、吉田裕子、山岸祐介、中田了五、半 智史、船田 良
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ウルシとオオヤマレンゲの種子を用いた組織培養によるPEMs誘導に関する報告 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚田健太郎、井上涼平、山岸祐介、沈 昱東、平野 優、安江 恒、田端雅進、半 智史、船田 良
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 交雑ポプラ培養細胞の管状要素誘導系におけるリグニン沈着過程の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田裕子、山岸祐介、半 智史、船田 良
  • 学会等名: 第67回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Regulation of Cambial Activity in Trees: the Role of Temperature and Precipitation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Funada, Md Hasnat Rahman, Shahanara Begum, Kayo Kudo, Yusuke Yamagishi, Eri Nabeshima, Widyanto Dwi Nugroho, Sri Nugroho Marsoem, Yuichiro Oribe, Satoshi Nakaba
  • 学会等名: The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Tracheary Elements in Calli of Japanese Horse Chestnut (Aesculus turbinata) Form Perforation Plates Like Structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamagishi, Yutaka Kamada, Kayo Kudo, Satoshi Nakaba, Yuzou Sano, Ryo Funada
  • 学会等名: The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The Pattern of Location of the First Earlywood Vessels in the Current year’s xylem in a Ring-porous Hardwood, Quercus serrata (2017)
  • 著者名/発表者名: Kayo Kudo, Yuichiro Oribe, Shahanara Begum, Yusuke Yamagishi, Eri Nabeshima, Md Hasnat Rahman, Satoshi Nakaba, Katsuhiko Takata, Ryo Funada
  • 学会等名: The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Initiation of Starch Accumulation in Ray Parenchyma Cells in Larix kaempferii (2017)
  • 著者名/発表者名: Izumi Arakawa, Koh Yasue, Ryo Funada, Satoshi Nakaba
  • 学会等名: The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Sequential analysis of rhytidome formation in Cryptomeria japonica, Quercus serrata and Cercidiphyllum japonicum (2017)
  • 著者名/発表者名: Megumi Ohse, Ryo Funada, Satoshi Nakaba
  • 学会等名: The 9th Pacific Regional Wood Anatomy Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 交雑ポプラカルスにおける二次木部様管状要素の分化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸祐介、吉田裕子、渡辺宇外、半 智史、船田 良、荒川圭太、佐野雄三
  • 学会等名: 第34回日本植物細胞分子生物学会大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県上田市）
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] Regulation of wood formation in trees: the role of temperature in cambial activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Funada, Shahanara Begum, Kayo Kudo, Md Hasnat Rahman, Yusuke Yamagishi, Eri Nabeshima, Widyanto Dwi Nugroho, Yuichiro Oribe, Satoshi Nakaba
  • 学会等名: International Academy of Wood Science Meeting
  • 発表場所: Academie d’Agriculture de France (Paris, France)
  • 年月日: 2016-06-01
  • 国際学会
• [学会発表] The effects of defoliation and auxin transport inhibitor, N-(1-Naphthyl)phthalamic acid (NPA) on cambial reactivation and formation of earlywood tracheids in locally heated stems of Abies homolepis seedlings (2016)
  • 著者名/発表者名: Md Hasnat Rahman, Kayo Kudo, Yusuke Yamagishi, Shahanara Begum, Michito Hosaka, Satoshi Nakaba, Ryo Funada
  • 学会等名: The Korean Society of Wood Science & Technology
  • 発表場所: Kookmin University (Seoul, Korea)
  • 年月日: 2016-04-15
  • 国際学会
• [学会発表] 交雑ポプラ培養細胞を用いたin vitoro管状要素誘導へのオーキシン輸送阻害剤処理の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸祐介、吉田裕子、工藤佳世、半 智史、船田 良、荒川圭太、佐野雄三
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学〔愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] ポプラ培養細胞の管状要素誘導系を用いたリグニン沈着過程に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田裕子、井出寿々加、吉本靖東、山岸祐介、渡辺陽子、佐野雄三、梶田真也、半 智史、船田 良
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学〔愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] コブシおよびシデコブシの種子由来の不定胚形成細胞を経由した植物体再生における受粉およびオーキシン濃度の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 栢野旭代、山岸祐介、小口あずさ、岡 加奈子、朴 仁善、戸丸信弘、半 智史、船田 良
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学〔愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] ウルシとオオヤマレンゲの種子を用いた組織培養による植物体再生 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚田健太郎、栢野旭代、小口あずさ、井上涼平、山岸祐介、Yudong Shen、安江 恒、田端雅進、半 智史、船田 良
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学〔愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] ブラシノステロイド生合成阻害剤がヤマザクラの引張あて材形成に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村石貴彦、工藤佳世、山岸祐介、Widyanto Dwi Nugroho、船田 良、半 智史
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学〔愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] The effects of defoliation and auxin transport inhibitor, N-(1-Naphthyl)phthalamic acid (NPA) on cambial reactivation and formation of earlywood tracheids in locally heated stems of Abies homolepis seedlings (2016)
  • 著者名/発表者名: Md Hasnat Rahman、Kayo Kudo、Yusuke Yamagishi、Shahanara Begum、Michito Hosaka、Satoshi Nakaba、Ryo Funada
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学〔愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [図書] Secondary xylem biology (2016)
  • 著者名/発表者名: Funada, R., Yamagishi, Y., Begum, S., Kudo, K., Nabeshima, E., Nugroho,W.D., Oribe, Y., Nakaba, S.
  • 総ページ数: 397
  • 出版者: Academic Press
• [図書] あて材の科学-樹木の重力応答と生存戦略- (2016)
  • 著者名/発表者名: 船田 良
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: 海青社
• [図書] Plant Microtechniques: Methods and Protocols (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakaba, S., Kitin, P., Yamagishi, Y., Begum, S., Kudo, K., Nugroho,W.D., Funada, R.
  • 総ページ数: 576
  • 出版者: Springer
• [図書] 生態工学ハンドブック (2015)
  • 著者名/発表者名: 船田 良
  • 総ページ数: 447
  • 出版者: アドスリー（丸善）
• [備考] 東京農工大学植物資源形成学研究室
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~keisei/
• [備考] 東京農工大学研究者情報
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/1/0000023/profile.html