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非標準葉序の成因の解析を通した植物側生器官位置決定機構の新たな枠組みの探究

研究課題

研究課題/領域番号 18J12309
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
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

米倉 崇晃  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード葉序 / 数理モデル / コンピュータシミュレーション / 器官新生 / 発生 / 植物
研究実績の概要

本研究は、非標準的な葉序であるコクサギ型葉序(180°、90°、180°、270°の開度周期を有する葉序)・コスツス型葉序(開度が60°を下回るような螺旋葉序)の成因の解明を通して、標準葉序だけを対象にしていたのでは見えてこなかった植物側生器官位置決定機構の新たな枠組みを描こうとするものである。本研究ではコクサギ(ムクロジ目ミカン科)およびコスツス(ショウガ目コスツス科)を研究材料として用いている。
本年度(令和元年度)は、コクサギ型葉序、コスツス型葉序の生成機構を数理モデルを用いて明らかにするため、次を行った。
まず、茎頂を模した放物面の上でオーキシン極性輸送再編モデルのコンピュータシミュレーションを行い、コクサギ型葉序様のパターンの生成に成功した。これにより、コクサギ型葉序の生成に重要な要素についていくつかの知見が得られた。また、コクサギのPIN1ホモログのリコンビナントタンパク質を作出し、上記のモデルの予測の検証となる、免疫染色の足掛かりを得た。
コスツス型葉序については、この葉序の生成を説明できる新たな数理モデルを構築し、このモデルを理論的に、また計算機的に解析したところ、従来説明することのできなかった、コスツス科植物の実生に見られる葉序の初期の遷移過程についても、非常によく再現できることが新たに分かった。また、この数理モデルをパラメータ網羅的にシミュレートしたところ、これまでに記載された葉序のほとんどが生成された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Mathematical model studies of the comprehensive generation of major and minor phyllotactic patterns in plants with a predominant focus on orixate phyllotaxis.2019

    • 著者名/発表者名
      Yonekura T, Iwamoto A, Fujita H, Sugiyama M
    • 雑誌名

      PLoS Comput. Biol.

      巻: 15 号: 6 ページ: e1007044-e1007044

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1007044

    • NAID

      120006902791

    • 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] Mathematical model analysis on the generation of a steep spiral of costoid phyllotaxis2020

    • 著者名/発表者名
      Yonekura Takaaki, Sugiyama Munetaka
    • 学会等名
      第61 回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical and morphological analysis of “spiromonostichy”, a special kind of spiral phyllotaxis unique to Costaceae plants2019

    • 著者名/発表者名
      Yonekura Takaaki, Sugiyama Munetaka
    • 学会等名
      第52 回日本発生生物学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Breaking the symmetry: insights from morphological and theoretical analysis of orixate phyllotaxis2019

    • 著者名/発表者名
      Yonekura Takaaki, Sugiyama Munetaka
    • 学会等名
      日本植物学会第83 回大会JPR 国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] コスツス科植物に見られる特異な螺旋葉序「一列斜生」の数理的および形態学的解析2019

    • 著者名/発表者名
      米倉崇晃, 杉山宗隆
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical analysis of orixate phyllotaxis2018

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Yonekura, Akitoshi Iwamoto, Hironori Fujita, Munetaka Sugiyama
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] オーキシン極性輸送再編モデルによるコクサギ型葉序生成機構の検討2018

    • 著者名/発表者名
      米倉崇晃, 岩元明敏, 藤田浩徳, 杉山宗隆
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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