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道管をモデルとした細胞壁グランドデザインの構築機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21H02514
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

小田 祥久  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30583257)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード細胞骨格 / 細胞壁 / 道管 / 微小管 / 低分子量GTPase / 植物
研究開始時の研究の概要

細胞の形は個々の細胞のはたらき、さらには個体の正常な発達に必須です。植物においては細胞壁の沈着パターンが細胞の形とはたらきを決定づけています。植物の発生過程ではいかにしてそれぞれの細胞が固有の細胞壁パターンをつくりだしているのでしょうか?本研究では特徴的な細胞壁パターンを作り分ける道管組織に着目し、細胞が固有の細胞壁パターンを作り出す仕組みの解明を目指します。

研究成果の概要

植物細胞は、それぞれの細胞ごとに特有の細胞壁パターンを形成しており、このパターンは細胞の形態や機能の決定に重要な役割を果たしている。本研究では、植物の道管をモデル系として用い、植物細胞がどのようにして細胞壁パターンを形成するのか、その仕組みの解明を試みた。その結果、転写因子KNAT7が細胞膜近傍でアクチンの重合を促進するFH11の発現を抑制することが、後生木部特有の細胞壁パターンを形成するために必要であることが判明した。この研究により、細胞壁パターンの制御には、細胞膜近傍でのアクチン重合活性の組織特異的な調節が重要であることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、細胞膜近傍におけるアクチン重合の制御が、道管における細胞壁パターンの決定に重要な役割を果たすことが明らかとなった。本成果は、細胞骨格を介した細胞壁形成の制御機構に関する新たな知見を提供し、植物細胞生物学の理解を一段と深化させるものである。また、本研究で解明された仕組みは、他の植物組織にも広く共通する可能性が高く、今後の応用研究における重要な基盤となると期待される。さらに、この知見を応用することで、道管構造を人為的に制御し、水輸送効率の高い作物や乾燥ストレスに強い植物の開発につなげることが可能である。加えて、木材やセルロースの性質を制御する技術への展開も見込まれる。

報告書

(4件)
  • 2024 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2025 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Control of plasma membrane-associated actin polymerization specifies the pattern of the cell wall in xylem vessels2025

    • 著者名/発表者名
      Kijima Saku T.、Sasaki Takema、Kikushima Yuichiro、Inoue Daisuke、Sakamoto Shingo、Kondo Yuki、Inagaki Soichi、Yamaguchi Masatoshi、Mitsuda Nobutaka、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 16 号: 1 ページ: 1921-1921

    • DOI

      10.1038/s41467-025-56866-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural analysis of microtubule binding by minus-end targeting protein Spiral22024

    • 著者名/発表者名
      Ohno Marina、Higuchi Yuuki、Yamai Kazune、Fuchigami Sotaro、Sasaki Takema、Oda Yoshihisa、Hayashi Ikuko
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research

      巻: 1871 号: 8 ページ: 119858-119858

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2024.119858

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microtubule-associated phase separation of MIDD1 tunes cell wall spacing in xylem vessels in Arabidopsis thaliana2024

    • 著者名/発表者名
      Higa Takeshi、Kijima Saku T.、Sasaki Takema、Takatani Shogo、Asano Ryosuke、Kondo Yohei、Wakazaki Mayumi、Sato Mayuko、Toyooka Kiminori、Demura Taku、Fukuda Hiroo、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 10 号: 1 ページ: 100-117

    • DOI

      10.1038/s41477-023-01593-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Confined-microtubule assembly shapes three-dimensional cell wall structures in xylem vessels2023

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Takema、Saito Kei、Inoue Daisuke、Serk Henrik、Sugiyama Yuki、Pesquet Edouard、Shimamoto Yuta、Oda Yoshihisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 6987-6987

    • DOI

      10.1038/s41467-023-42487-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ab-GALFA, A bioassay for insect gall formation using the model plant Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Hirano , Ayaka Okamoto , Yoshihisa Oda , Tomoaki Sakamoto , Seiji Takeda , Takakazu Matsuura , Yoko Ikeda , Takumi Higaki , Seisuke Kimura , Masa H Sato
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 2554-2554

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29302-8

    • 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] Microtubule-associated ROP interactors affect microtubule dynamics and modulate cell wall patterning and root hair growth2022

    • 著者名/発表者名
      Feiguelman Gil、Cui Xiankui、Sternberg Hasana、Hur Eliran Ben、Higa Takeshi、Oda Yoshihisa、Fu Ying、Yalovsky Shaul
    • 雑誌名

      Development

      巻: 149 号: 22

    • DOI

      10.1242/dev.200811

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Secondary cell wall patterning: connecting the dots, pits and helices2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Huizhen、Giannetti Alessandro、Sugiyama Yuki、Zheng Wenna、Schneider Rene、Watanabe Yoichiro、Oda Yoshihisa、Persson Staffan
    • 雑誌名

      Open Biology

      巻: 12 号: 5

    • DOI

      10.1098/rsob.210208

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell-by-cell dissection of phloem development links a maturation gradient to cell specialization2021

    • 著者名/発表者名
      Roszak P, Heo J, Blob B, Toyokura K, Sugiyama Y, de Luis Balaguer MA, Lau W, Hamey F, Cirrone J, Madej E, Bouatta A, Wang X, Guichard M, Ursache R, Tavares H, Verstaen K, Wendrich J, Melnyk C, Oda Y, Shasha D, Ahnert S, Saeys Y, De Rybel B, Heidstra R, Scheres B, Grossmann G, Mahonen AP, Denninger P, Gttgens B et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 374 号: 6575

    • DOI

      10.1126/science.aba5531

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 道管の二次細胞壁パターンを制御するアクチン重合促進因子の解析2025

    • 著者名/発表者名
      菊島悠一郎,貴嶋紗久,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁形成を制御するROP エフェクターの解析2025

    • 著者名/発表者名
      小林恒,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁パターン制御に関与するDOCK 型 ROP 活性化タンパク質の機能解析2025

    • 著者名/発表者名
      永江桃子,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 新規微小管-小胞体相互作用因子の解析2025

    • 著者名/発表者名
      土井翠,佐々木武馬,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 篩要素における新規微小管付随タンパク質の解析2025

    • 著者名/発表者名
      杉山友希,小田祥久
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] SPIKE1 による細胞分裂方向制御の分子機構の解析2025

    • 著者名/発表者名
      豊倉浩一,鎌本直也,藤本仰一,小田祥久,柿本辰男,上田晴子,Yrjo Helariutta,草場信
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Control of plasma membrane-associated actin polymerization specifies the pattern of the cell wall in xylem vessels2025

    • 著者名/発表者名
      Saku Kijima, Takema Sasaki, Yuichiro Kikushima, Daisuke Inoue, Shingo Sakamoto, Yuki Kondo, Soichi Inagaki, Masatoshi Yamaguchi, Nobutaka Mitsuda, Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1pAG05 アクチン重合の制御 が道管における細胞壁パターンに影響する2024

    • 著者名/発表者名
      貴嶋 紗久, 佐々木 武馬, 井上 大介, 近藤 侑貴, 垣 宗一, 山口 雅利, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 1aAH05 篩要素分化における核膜動態の解析2024

    • 著者名/発表者名
      杉山 友希, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 転写調節されるアクチン重合が木部道管における細胞壁パターンを切り替える2024

    • 著者名/発表者名
      貴嶋紗久, 佐々木武馬, 近藤侑貴, 稲垣宗一, 山口雅利, 小田祥久
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 陸上植物におけるprospindle の形成機構と役割について2024

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 石崎公庸, 本瀬宏康, 小田祥久
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Exploring autolytic mechanisms of sieve elements with an improved phloem induction system2024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sugiyama, Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microtubule organization in xylem vessels2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Oda
    • 学会等名
      第49回内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of G protein dynamics in microtubule organizaion during xylem development2023

    • 著者名/発表者名
      Shogo TAKATANI, Takeshi HIGA, Yoshihisa ODA
    • 学会等名
      第49回内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 道管において微小管に付随した相分離現象が細胞壁パターンを調節する2023

    • 著者名/発表者名
      比嘉 毅, 貴嶋 紗久, 佐々木 武馬, 高谷 彰吾, 近藤 洋平, 佐藤 繭子, 若崎 眞由美, 豊岡 公徳, 出村 拓, 福田 裕穂, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MIDD1凝集体による微小管脱重合機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      浅野僚介, 佐々木武馬, 高谷彰吾, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁形成を制御するROPエフェクターの解析2023

    • 著者名/発表者名
      小林恒, 佐々木武馬, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 道管の細胞壁パターンを制御する新規細胞骨格付随タンパク質の解析2023

    • 著者名/発表者名
      三宅陽穗, 杉山友希, 佐々木武馬, 小田祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 陸上植物における紡錘体軸および細胞分裂方向の制御機構2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木 武馬, 石崎 公庸, 本瀬 宏康, 小田 祥久
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 植物の道管に見る細胞内パターン形成のロジック2023

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物における細胞壁形成の時空間制御2023

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 管液フローを規定する細胞壁パターンの構築機構2023

    • 著者名/発表者名
      小田 祥久
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次細胞壁パターンのねじれを抑制する細胞骨格因子の同定2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 山田萌恵, 貴嶋紗久, 比嘉毅, 佐藤繭子, 若崎眞由美, 豊岡公徳, 近藤洋平, 堤元佐, 大友康平, 村田隆, 根本知己, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 直接的なアクチンイメージングを目指した機能的なアクチン修飾法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      貴嶋紗久, 坂本真吾, 光田展隆, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 微小管付随タンパク質CORD はゼニゴケにおいて細胞分裂面の決定に関与する2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木武馬, 石崎公庸, 本瀬宏康, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 微小管依存的な液-液相分離を介した二次細胞壁パターンの制御2022

    • 著者名/発表者名
      比嘉毅, 近藤洋平, 出村拓, 福田裕穂, 小田祥久
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] イメージング共同研究から迫る植物細胞壁の構築機構2021

    • 著者名/発表者名
      小田祥久
    • 学会等名
      北海道大学ニコンイメージングセンター学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2026-01-16  

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