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微小管関連因子の網羅的解析による植物先端成長の方向性制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06726
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関宮城大学

研究代表者

日渡 祐二  宮城大学, 食産業学群, 教授 (10373193)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード先端成長 / 微小管 / 微小管関連因子 / オーグミン / キネシン / ヒメツリガネゴケ / スサビノリ / ライブイメージング / 遺伝子系統解析 / イメージング / アーケプラスチダ / 細胞分裂 / 重力屈性変異体 / 重力屈性 / 伸長方向制御 / 微小管関連タンパク質
研究開始時の研究の概要

極性成長の分子的基盤機構の理解に向けて、コケ植物ヒメツリガネゴケの原糸体頂端細胞の先端成長のモデル系として、①微小管の生成、維持、消失にそれぞれ機能する因子群の網羅的な解析を行い、伸長領域の空間的な制御に関わる微小管組織化の全体像とその分子機構を統合的に解明する。②重力応答によって方向性が変わる場合、微小管組織化の変化とその鍵となる因子群を調べ、重力応答における伸長領域の空間的制御の分子機構を解明する。

研究成果の概要

極性成長の基盤機構の理解に向けて、ヒメツリガネゴケ原糸体頂端幹細胞の先端成長のモデル系として、微小管の生成、維持、消失にそれぞれ機能する因子群の機能解析を行った。微小管生成因子AUG8、微小管維持因子AIR9、微小管消失因子ULD1が伸長領域に特異的なパターンで蓄積し、先端成長の方向性制御に作用することがわかった。重力屈性変異体の解析から、キネシンKCHbが重力刺激に応じた先端成長の方向性制御に関与することが示唆された。紅藻スサビノリの糸状体頂端幹細胞の先端成長を解析するライブイメージング系が確立され、微小管が先端成長の方向性制御と伸長速度の正常な制御に関与することが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微小管の生成、維持、消失因子がそれぞれ特異的な局在パターンで、ヒメツリガネゴケの先端成長の方向性制御に作用するメカニズムを解明したことは、微小管の組織化による先端成長制御の全体像を俯瞰的に理解できる点で学術的な意義がある。また、ヒメツリガネゴケのみならず、被子植物シロイヌナズナの相同因子の機能解析や紅藻スサビノリの先端成長解析により微小管を介した先端成長の方向性制御の進化的考察がなされた点は独創的である。スサビノリは海苔の原料で、その糸状体はノリ養殖時に使用されることから、成長制御の理解はノリ養殖技術の発展に寄与できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Aberystwyth University(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Establishment of a live-imaging analysis for polarized growth of conchocelis in the multicellular red alga Neopyropia yezoensis.2022

    • 著者名/発表者名
      Hiwatashi Y, Shimada M, Mikami K, Takada N.
    • 雑誌名

      Frontiers in plant science

      巻: 12 ページ: 716011-716011

    • DOI

      10.3389/fpls.2021.716011

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How plants grow under gravity conditions besides 1 g: perspectives from hypergravity and space experiments that employ bryophytes as a model organism2021

    • 著者名/発表者名
      Kume Atsushi、Kamachi Hiroyuki、Onoda Yusuke、Hanba Yuko T.、Hiwatashi Yuji、Karahara Ichirou、Fujita Tomomichi
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: - 号: 4-5 ページ: 279-291

    • DOI

      10.1007/s11103-021-01146-8

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 紅藻スサビノリ糸状体から考える植物の先端成長制御2020

    • 著者名/発表者名
      島田瑞穂、髙田凪紗、日渡祐二
    • 雑誌名

      Algal Resources

      巻: 13 ページ: 33-39

    • NAID

      130008075921

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヒメツリガネゴケ微小管関連因子から探る植物細胞の分裂と伸長の制御2020

    • 著者名/発表者名
      日渡祐二
    • 雑誌名

      植物科学の最前線

      巻: 11 号: B ページ: 150-161

    • DOI

      10.24480/bsj-review.11b5.00187

    • ISSN
      2432-9819
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 紅藻スサビノリ糸状体の細胞成長と葉緑体動態のイメージング解析2021

    • 著者名/発表者名
      島田瑞穂、 高田凪紗、日渡祐二
    • 学会等名
      日本応用藻類学会第19回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケ重力屈性変異体gtrの表現型解析と原因遺伝子探索2021

    • 著者名/発表者名
      小針寛乃、逵ローレンスかおる、豊田敦、平川英樹、日渡祐二
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケ先端成長における微小管関連因子AIR9 の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      中村恵太、岩井香澄、平山桃菜、日渡祐二
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 微小管形成複合体オーグミンの植物特異的サブユニット AUG8 の遺伝子比較と機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      片岡拓海、室井大輝、日渡祐二
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of the live imaging approach to analyze tip growth of conchocelis in the red alga Neopyropia yezoensis2021

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hiwatashi, Mizuho Shimada, Nagisa Takada
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケ先端成長における微小管関連因子AIR9の機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      岩井香澄、平山桃菜、日渡祐二
    • 学会等名
      東北植物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 紅藻スサビノリ糸状体の細胞成長と葉緑体動態のライブイメージング解析2020

    • 著者名/発表者名
      島田瑞穂、高田凪紗、日渡祐二
    • 学会等名
      東北植物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 陸上植物における微小管形成複合体オーグミンの植物特異的サブユニットAUG8機能の比較解析2020

    • 著者名/発表者名
      片岡拓海、室井大輝、John H Doonan、日渡祐二
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力屈性が野生型と逆になるヒメツリガネゴケ突然変異体gtr2の単離2020

    • 著者名/発表者名
      逵ローレンスかおる、小針寛乃、大塚沙穂子、日渡祐二
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 微小管関連因子によるヒメツリガネゴケの細胞分裂制御2019

    • 著者名/発表者名
      日渡祐二
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微小管関連因子を介したヒメツリガネゴケ先端成長の方向性制御解析2019

    • 著者名/発表者名
      平山桃菜,大塚沙穂子,日渡祐二
    • 学会等名
      東北植物学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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