単一細胞直接可視化法による樹木細胞分化機構の新規イメージング解析技術の開発

• 研究課題/領域番号: 16K14954
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 木質バイオマス / 細胞分化 / 生体イメージング / 細胞壁 / 微小管 / 管状要素 / 培養細胞 / セルロース・ミクロフィブリル / 細胞壁構造 / 細胞骨格 / 植物ホルモン / 共焦点レーザ走査顕微鏡法 / アクチンフィラメント / 共焦点レーザ顕微鏡 / 生体イメージング解析

研究成果の概要

本研究課題では、交雑ポプラなど樹木の培養細胞から複雑な細胞壁構造を有する二次木部様細胞へ直接分化する新規モデル系を開発した。管状要素への誘導率や形状を制御するため、培地の植物ホルモン条件を確立した。また、トチノキのカルスから誘導した管状要素は、細胞全体の厚い二次壁とせん孔様の構造を有しており、複雑な細胞壁形成機構を解析する優れたモデル系であるといえる。GFP遺伝子と微小管付随タンパク質をコードする遺伝子を発現させて、交雑ポプラの単一培養細胞における微小管の挙動を高精細共焦点レーザ顕微鏡法を用いて連続的に可視化した。微小管の消失や局在が、壁孔など細胞壁構造のパターン形成を制御しているといえる。

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] 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] 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] 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] 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
• [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] 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] 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] 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] カキノキにおける黒色心材様組織の誘導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩見佳奈，乃万 了，伴 琢也，船田 良，半 智史，松下泰幸
  • 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] 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] オニグルミ樹幹におけるフェノール含有量の放射方向での変動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮田晴香，船田 良，半 智史，橋田 光，小林 真，吉田俊也，高橋直樹
  • 学会等名: 第68回日本木材学会大会
• [学会発表] スギにおける周皮の分布と形成過程 (2018)
  • 著者名/発表者名: 生越 恵，荒川 泉，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] 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] 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] 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] 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
• [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