新規細胞株と画像解析を用いた植物細胞分裂・形態形成における細胞骨格機能の比較解析

• 研究課題/領域番号: 16H04802
• 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: 植物分子・生理科学
• 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: 長谷部 光泰 基礎生物学研究所, 発生遺伝学研究部門, 教授 (40237996) ; 河内 孝之 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056) ; 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 植物細胞分裂・形態形成 / 細胞骨格 / 画像定量解析 / standard cell line

研究成果の概要

シダ植物およびコケ植物において細胞研究の多様な解析ニーズに適した実験細胞株（standard cell line：SCL）を新規に確立し、さらに独自のシングルセル比較定量解析システムを開発して、それらを用いた細胞分裂・形態形成様式の比較解析を行うことで、植物が進化の過程で獲得してきた増殖システムに迫ろうと試みた。その結果、シダのSCL候補の確立と理研バイオリソースへの委託、その実用的なプロトプラスト作成法の確立と論文発表、蛍光抗体染色やGFPによる細胞分裂装置の観察、新規画像解析システムの独自開発と論文発表についてそれぞれ相応の成果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新規開発のSCLと画像解析ツールのいずれについても波及効果は著しいと考えられる。今後、これらによる被子植物、シダ植物、コケ植物の細胞現象の比較解析により得られる成果が期待される一方で、本研究で開発されたシングルセル画像解析ツールは幅の広い目的に使用できるものが完成しており、他の研究分野への応用も大いに期待される。

研究成果

• [雑誌論文] A cloud-based bioimage analysis platform for morphological analysis and image classification. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimahara Y, Sugawara K, Kojo KH, Kawai H, Yoshida Y, Hasezawa S, Kutsuna N
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 号: 2 ページ: e0212619-e0212619
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0212619
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptional regulators involved in responses to volatile organic compounds in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagashima A, Higaki T, Koeduka T, Ishigami K, Hosokawa S, Watanabe H, Matsui K, Hasezawa S, Touhara K
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 号: 7 ページ: 2256-2266
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.005843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polar vacuolar distribution is essential for accurate asymmetric division ofArabidopsiszygotes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimata Yusuke、Kato Takehide、Higaki Takumi、Kurihara Daisuke、Yamada Tomomi、Segami Shoji、Morita Miyo Terao、Maeshima Masayoshi、Hasezawa Seiichiro、Higashiyama Tetsuya、Tasaka Masao、Ueda Minako
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 6 ページ: 2338-2343
  • DOI: 10.1073/pnas.1814160116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reactive Oxygen Species Production and Stimulated Endocytosis in Tobacco BY-2 Cells Treated with <i>Erwinia carotovora</i> Culture Filtrate (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 83 号: 3 ページ: 289-293
  • DOI: 10.1508/cytologia.83.289
  • NAID: 130007497289
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 年月日: 2018-09-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cortical microtubules and fusicoccin response in clustered stomatal guard cells induced by sucrose solutionimmersion. (2018)
  • 著者名/発表者名: Akita K, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: Plant Signaling and Behavior 巻: 13 号: 4 ページ: 1454815-1454815
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1454815
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation of Protoplasts from Suspension Culture of <i>Ceratopteris richardii</i> (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasezawa S, Akita K
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 83 号: 1 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1508/cytologia.83.1
  • NAID: 130006588571
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative confocal imaging method for analyzing cellulose dynamics during cell-wall regeneration in Arabidopsis mesophyll protoplasts. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuki H, Higaki T, Yokoyama R, Kuroha T, Shinohara N, Hasezawa S, Nishitani K
  • 雑誌名: Plant Direct 巻: 1 号: 6 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1002/pld3.21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential Effects of Phosphatidylinositol 4-Kinase (PI4K) and 3-Kinase (PI3K) Inhibitors on Stomatal Responses to Environmental Signals. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S., Monda, K., Higaki, T., Negi, J., Hashimoto-Sugimoto, M., Hasezawa, S. and Iba, K.
  • 雑誌名: Front. Plant Sci. 巻: 8 ページ: 677-677
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.00677
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exogenous cellulase switches cell interdigitation to cell elongation in a RIC1-dependent manner in Arabidopsis thaliana cotyledon pavement cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Higaki T, Takigawa-Imamura H, Akita K, Kutsuna N, Kobayashi R, Hasezawa S, Miura T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 58 ページ: 106-119
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw183
  • 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] 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] 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] Quantitative analyses on dynamic changes in the organization of host&nbsp;Arabidopsis thaliana&nbsp;actin microfilaments surrounding the infection organ of the powdery mildew fungus&nbsp;Golovinomyces orontii. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inada N,&nbsp;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] 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] Quantitative evaluation of stomatal cytoskeletal patterns during the activation of immune signaling in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Shimono, T. Higaki, H. Kaku, N. Shibuya, S. Hasezawa, B. Day
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: １１ 号: 7 ページ: e0159291-e0159291
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0159291
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] シロイヌナズナにおける初期胚のライブイメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 植田美那子，木全祐資，田中小百合，加藤壮英，桧垣匠，栗原大輔，山田朋美，安藤奈央惠，森田（寺尾）美代，瀬上紹嗣，前島正義，馳澤盛一郎，桑田啓子，佐藤綾人，鈴木孝征，東山哲也，田坂昌生
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] ゼニゴケの胞子発芽に伴う微小管の動態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 酒井友希，西浜竜一，檜垣匠，河内孝之，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] ライブイメージングによる受精卵の極性化における液胞の動態と役割の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木全祐資，加藤壮英，檜垣匠，栗原大輔，山田朋美，瀬上紹嗣，森田（寺尾）美代，前島正義，馳澤盛一郎，東山哲也，田坂昌生，植田美那子
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] Characterization of a mutant, pist1, that has increased stomatal response to CO2 when Arabidopsis plant is treated with phosphatidylinositol 4-kinase inhibitor, PAO. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sho Takahashi, Takumi Higaki, Seiichiro Hasezawa, Koh Iba
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 孔辺細胞の分布に高CO2処理が及ぼす影響の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵,桧垣匠,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第５９回日本植物生理学会年会
• [学会発表] ホンモンジゴケにおける銅輸送体を介した銅耐性機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野村俊尚,井藤賀操,桧垣匠,櫻井哲也,馳澤盛一郎,榊原均
  • 学会等名: 第５９回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 細胞骨格の束化を定量解析する画像解析手法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠,秋田佳恵,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第５９回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 受精卵の不等分裂を制御する細胞骨格ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 木戸祐資,桧垣匠,河島友和,栗原大輔,佐藤良勝,山田朋美,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] 軟腐病細菌培養濾過液における細胞死誘導タンパク質の分離 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平川由美,桧垣匠,永田晋治,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [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
• [学会発表] プロトプラスト細胞壁再生系：細胞壁構築プロセスの可視化・定量化のためのツール (2017)
  • 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５８回日本植物生理学会年会
• [学会発表] ゲノム編集技術で紐解くホンモンジゴケの銅耐性機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野村俊尚,櫻井哲也,刑部祐里子,刑部隆史,馳澤盛一郎,榊原均
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 植物受精卵のライブイメージング:細胞極性とは何か？ (2016)
  • 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８０回日本植物学会大会
• [学会発表] アクチン重合阻害剤を用いたフラグモプラスト微小管の形成過程の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大久保啓亮,桧垣匠,笹部美和子,町田泰則,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第８０回日本植物学会大会