| 研究課題/領域番号 |
19H03022
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40020:木質科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人森林研究・整備機構 |
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研究代表者 |
高田 直樹 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 森林バイオ研究センター, 主任研究員 等 (90605544)
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| 研究分担者 |
永野 聡一郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (50753836)
山岸 祐介 北海道大学, 農学研究院, 助教 (80770247)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
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| キーワード | 二次壁 / 表層微小管 / 壁層構造 / 培養細胞 / 木材 / 木部繊維 / 細胞壁 / 転写誘導システム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
樹木は巨大な樹体を永年的に維持するために、高度に分化した細胞壁を形成する。細胞壁には層構造が見られ、各壁層ではセルロースミクロフィブリルの配向角度が大きく異なっている。しかし、その配向角度がどのような細胞内分子機構により制御されているかについては詳細な理解に至っていない。本研究では培養細胞から木部繊維を誘導する単一細胞転写誘導システムを開発し、そのシステムを用いてセルロースミクロフィブリルの堆積に密接に関与する表層微小管のライブイメージングを行う。それにより、木部繊維においてセルロースミクロフィブリルの空間配置を決定する細胞内分子機構の解明を試みる。
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| 研究成果の概要 |
二次壁はセルロースミクロフィブリルの配向角度の違いにより３層に分けられる。しかし、二次壁の壁層構造がどのような細胞内分子機構により構築されるのかについては未だ不明な点が多い。本研究では木部細胞の二次壁形成過程でセルロースミクロフィブリルの空間配置を制御する分子機構の解明を目標として、表層微小管のライブセルイメージングおよび壁層構造の構築に関与する転写因子の機能解析を行った。その結果、新たに同定した転写因子がS2層形成を制御するキー転写因子であること、S1層形成中の細胞とS2層形成中の細胞では表層微小管の空間配置を維持する機構が異なる可能性があることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
樹木に固定される炭素のうち約50%が木材に蓄積すると言われており、脱炭素社会や循環型社会の実現には木材の高度有効利用が重要となる。また、木材を建築材料として利用する場合、物理的強度の高い建材ほど付加価値が高い。二次壁の壁層構造は木材強度を決定する重要な要素であり、その形成過程を理解することは木材の高度利用に直結する課題である。本研究の成果により、世界で初めて壁層構造の構築を制御するキー遺伝子の同定に成功した。さらに、単一細胞を用いて各壁層を形成している細胞の模倣にも成功した。これらの成果は、高強度を実現した優良樹木の開発と育成に繋がる結果であると言える。
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