• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

植物先端成長細胞に見られる可塑的モノコック構造の力学的最適化戦略の理解

公募研究

研究領域植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成
研究課題/領域番号 21H00364
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関名古屋大学

研究代表者

佐藤 良勝  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (30414014)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード植物構造オプト / 細胞壁 / 先端成長 / マイクロ流体デバイス / マイクロデバイス / 力学計測 / ライブイメージング
研究開始時の研究の概要

本研究では、植物の先端成長細胞の力学的可塑性に着目し、力学的環境応答分子、近赤外蛍光色素を活用した蛍光ライブイメージング、LISD (Laser-induced surface deformation )顕微鏡などの技術を駆使して、植物先端成長細胞の力学的最適化応答機構の解明を目的とする。さらに、植物の単一細胞における空間認知と力学的最適化応答の一部始終を時空間的に描写しようとする本研究から、計画班員と連携した細胞触発型建築構造設計の創造を目指す。

研究実績の概要

植物細胞は高い膨圧と細胞壁成分による壁圧の力学的バランスを維持して成長する。空間構造学の言葉で置き換えるなら、植物細胞は持続可能な可塑的モノコック構造(応力外皮構造)と捉えることもできよう。我々は、植物細胞が自分の細胞サイズ以下の外界のミクロ構造にも柔軟に反応し、細胞サイズを狭めて成長できることを明らかにしてきた。しかし、このようなミクロな障害物を植物がどのように認識、応答しているかはほとんど分かっていない。本研究では、植物の先端成長細胞の力学的可塑性に着目し、微細加工技術、力学的環境応答分子、近赤外蛍光色素を活用した蛍光ライブイメージングなどの技術を駆使して、植物先端成長細胞の力学的最適化応答機構の解明を目的として研究を遂行し、さらに、植物の単一細胞における空間認知と力学的最適化応答の一部始終を時空間的に描写しようとする本研究から、計画班員と連携した細胞触発型建築構造設計の創造を目指した。微細加工技術については、細胞サイズ以下のマイクロ流路製作について、我々はさまざまな解析内容に最適化したマイクロ流体デバイスを独自に設計、作製する技術を確立した。実際、新たに作製したデバイスを用いた糸状菌の菌糸の先端成長解析において、菌糸幅や系統分類上の近さとは無関係に、生長の遅い菌糸は狭小流路を通過できるのに対して、生長の速い菌糸は狭小流路を通過しにくいことが明らかになった。また、先端成長先端部の伸長(x, y)に合わせて電動ステージを逆向き(-x, -y)に移動させる追尾イメージングに成功し、有機合成化学者とともに開発した細胞壁染色色素を用いた細胞壁形態変化の高感度検出の解析に取り組み、曲率動態解析による記述が可能になった。さらに、重力応答に伴う植物の力学的最適化応答過程における個々の細胞応答を解析するため、xyzθ電動ステージを搭載する水平光軸顕微鏡を作製した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 オープンアクセス 5件、 査読あり 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] ピリドシアニン骨格を基盤としたDNA 染色色素(カクシャイン)による植物DNA 染色2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshikatsu Sato, Kakishi Uno, Nagisa Sugimoto
    • 雑誌名

      PLANT MORPHOLOGY

      巻: 34 号: 1 ページ: 63-67

    • DOI

      10.5685/plmorphol.34.63

    • ISSN
      0918-9726, 1884-4154
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] A negative-solvatochromic fluorescent probe for visualizing intracellular distributions of fatty acid metabolites2022

    • 著者名/発表者名
      Kajiwara Keiji、Osaki Hiroshi、Gre?ies Steffen、Kuwata Keiko、Kim Ju Hyun、Gensch Tobias、Sato Yoshikatsu、Glorius Frank、Yamaguchi Shigehiro、Taki Masayasu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 2533-2533

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30153-6

    • 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] Trade-off between Plasticity and Velocity in Mycelial Growth2021

    • 著者名/発表者名
      Sayumi Fukuda, Riho Yamamoto, Naoki Yanagisawa, Naoki Takaya, Yoshikatsu Sato, Meritxell Riquelme, Norio Takeshita
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 12 号: 2 ページ: 1-32

    • DOI

      10.1128/mbio.03196-20

    • 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] Dynamics of mitochondrial distribution during development and asymmetric division of rice zygotes2021

    • 著者名/発表者名
      Aini Hanifah、Sato Yoshikatsu、Uno Kakishi、Higashiyama Tetsuya、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Plant Reproduction

      巻: 35 号: 1 ページ: 47-60

    • DOI

      10.1007/s00497-021-00430-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Plasma membrane damage limits replicative lifespan in yeast and human fibroblasts2021

    • 著者名/発表者名
      Keiko Kono, Yoshikazu Johmura, Yohsuke Moriyama Yumiko Masukagami, Koutarou Nishimura, Hunter Barbee, Hiroshi Takase, Shinju Sugiyama, Yoshikatsu Sato, Tetsuya Higashiyama, Makoto Nakanishi
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: 2021 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1101/2021.03.26.437120

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] N-aryl pyrido cyanine derivatives are nuclear and organelle DNA markers for two-photon and super-resolution imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Kakishi Uno, Nagisa Sugimoto, Yoshikatsu Sato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: ー 号: 1 ページ: 2650-2650

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23019-w

    • 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] Live cell imaging with different fluorescence lifetimes as well as fluorescence wavelength2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshikatsu Sato
    • 学会等名
      New Frontiers in Developmental Biology: Celebrating the Diversity of Life, 3rd FRANCO-JAPANESE Developmental Biology meeting
    • 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] 狭小空間内における植物先端成長細胞の伸長制御2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤良勝
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会シンポジウムー微小空間制御から見える新たな生命現象と規則―
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New fluorescent probes for the analysis of plant cell behavior2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshikatsu Sato
    • 学会等名
      International Webinar ―From Cellular Dynamics to Morphology―
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ”つなぐちから”・”こえるちから”のポジティブフィードバックで得た研究新境地2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤良勝
    • 学会等名
      第8回 名古屋大学 卓越・先端・次世代研究シンポジウム 「生命を見る」新たな視点―最先端技術がみせる生命現象と生命現象をとらえる研究者の哲学―
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機合成小分子を用いた蛍光寿命顕微鏡による生体試料の観察2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤良勝
    • 学会等名
      第30回日本バイオイメージング学会学術集会シンポジウム「様々な手法で見る生体試料」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 顕微鏡光源あれこれ2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤良勝
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会関連集会 植物イメージングに欠かせない知識と技術 3
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異分野技術を駆使して先端成長細胞の周期性を解析する2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤良勝
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会シンポジウム 植物の周期と変調を解析する顕微鏡技術
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of mitochondrial distribution during development and asymmetric division of rice zygotes2021

    • 著者名/発表者名
      Hanifah Aini, Yoshikatsu Sato, Kakishi Uno, Tetsuya Higashiyama, Takashi Okamoto
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] バイオイメージングにおける蛍光分子の蛍光寿命の利用2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤良勝
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会バイオテクノロジーセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 多くの生物の核を明るく輝かせるー蛍光色素Kakshine(カクシャイン)を開発ー

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20210512_itbm.pdf

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi