植物細胞壁の情報処理システム

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物細胞壁の情報処理システム
• 研究課題/領域番号: 24114001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西谷 和彦 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (60164555)
• 研究分担者: 出村 拓 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (40272009) ; 澤 進一郎 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (00315748) ; 大林 武 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (50397048) ; 工藤 光子 立教大学, 理学部, 准教授 (90594078)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 植物細胞壁 / 糖質分析 / オミクス / イメージング / 共発現データベース

研究実績の概要

新学術領域研究「植物細胞壁の情報処理システム」の班員の研究推進、研究コミュニティーへの成果の発信，並びに一般社会への成果を還元するのが本研究の目的である。そのために研究連携促進のための解析支援センター、オミクス支援室、イメージング解析支援室を組織運営し、同時に、研究成果をデータベースやプロトコルとしてウェブサイトより世界に発信する。更に、若手育成やアウトリーチ活動などの広報活動や一般社会へ向けた啓発活動を展開する。解析支援センターは西谷が代表となり，細胞壁の免疫組織学および糖質分析，植物ホルモンの定量，細胞壁関連酵素反応の解析，細胞・組織内の糖質の局在解析などを通して、他の班員との共同研究および研究協力を推進した。オミクス支援室は奈良先端大に拠点を置き，出村が代表となり次世代シクエンサーを活用して班員にオミクス解析の支援を行う。オミクスのデータベースの構築・発信は、生命情報科学の専門家である大林が担当し，植物細胞壁の情報処理空間のオミクスに特化した独自の公的データベースの構築を開始し、順次、世界に発信している。イメージング解析支援室は東大に拠点を置き細胞壁動態に関わる高分解の単分子リアルタイム計測から網羅的・定量的イメージング解析までの幅広い可視化技術を支援する。更に可視化用の汎用性の高い解析ソフトウェアを開発し、班員に提供すると同時に，世界の研究者の利用に供している。広報活動は工藤、大林、澤が中心となり、ウェブサイトを整備・更新し，専門家に向けたデータベース公開をつづけている。一般用のアウトリーチ活動として，工藤が中心となり細胞壁の拡大モデルや細胞壁機能をテーマとしたアプリを作成し、国内の主要な大学，研究所などで児童生徒一般人を対象にした公開展示および啓発イベントを実施した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

支援センターによる班員間の共同研究はその件数の増加や研究成果の発表件数からみて，当初の予想以上の効果があがっていると判断できる。社会への研究成果の還元のための啓発活動は，各大学・公的研究機関での細胞壁モデルなどの公開展示が大きな反響を得ていることから判断し，当初計画以上に成果が上がっている。共発現データベースはそのアクセス数から判断し，研究者コミュニティーに予想以上に貢献していると考えられる。

今後の研究の推進方策

次年度は最終年度であるので，これまでの活動の総括を含める必要があるが，それ以外は，当初の計画が予想以上に成果を上げているので，計画通りに推進する。

研究成果

• [雑誌論文] ALCOdb: Gene Coexpression Database for Microalgae. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y, Okamura Y, Ohta H, Kinoshita K, Obayashi T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 ページ: e3
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv190
• [雑誌論文] ATTED-II in 2016: a plant coexpression database towards lineage-specific coexpression. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y, Okamura Y
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 ページ: e5
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv165
• [雑誌論文] Possible pathways linking ploidy level to cell elongation and cuticular function in hypocotyls of dark-grown Arabidopsis seedlings (2016)
  • 著者名/発表者名: Narukawa, H., Yokoyama, R., Nishitani, K.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 11 ページ: e1118597
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1118597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein ligand-tethered synthetic calcium indicator for localization control and spatiotemporal calcium imaging in plant cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaoka,Y., Shigenaga,M., Shigenaga,M., Nukadzuka,Y., Ishimaru,Y., Saito,K., Yokoyama,R., Nishitani, K., Ueda,M.
  • 雑誌名: Bioorganic & medicinal chemistry letters 巻: 26 ページ: 9-14
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.11.055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunogold Labeling Analysis of (1;3, 1;4)-β-D-glucan in Rice Cell Walls (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, R., Kido, N., Yamamoto, T., Furukawa, J., Iwai, H., Satoh, S., Nishitani, K.
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 6 ページ: e1748.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Imaging of Plant Organs Using a Simple and Rapid Transparency Technique. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, J., Sakamoto, Y., Nakagami, S., Aida, M., Sawa, S., Matsunaga, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 ページ: 462-472
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw027 doi: 10.1093/pcp/pcw027
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Naming of Names: Guidelines for Gene Nomenclature in Marchantia (2016)
  • 著者名/発表者名: Bowman, J., Sawa, S. 他
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 ページ: 257-261
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Affinity purification and characterization of functional tubulin from cell suspension cultures of Arabidopsis and tobacco (2016)
  • 著者名/発表者名: Hotta,T., Fujita,S., Uchimura,S., Noguchi,M., Demura, T. Muto,E., Hashimoto, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 170 ページ: 1189-1205
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1104/pp.15.01173
  • 査読あり
• [雑誌論文] The matrix polysaccharide (1;3，1;4)-β-D-glucan is involved in silicon-dependent strengthening of rice cell wall (2015)
  • 著者名/発表者名: Kido, N., Yokoyama, R., Yamamoto, T., Furukawa, J., Iwai, H., Satoh, S., Nishitani, K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 ページ: 268-276
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu162
  • 査読あり
• [雑誌論文] An emerging view of plant cell walls as an apoplastic intelligent system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishitani, K., Demura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 ページ: 177-179
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation of cell elongation by tetraploidy in hypocotyls of dark-grown Arabidopsis seedlings. (2015)
  • 著者名/発表者名: Narukawa, H., Yokoyama, R., Komaki, S., Sugimoto, K., Nishitani, K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0134547.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0134547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histochemical staining of silica body in rice leaf blades. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, R., Kido, N., Yamamoto, T., Furukawa, J., Iwai, H., Satoh, S., Nishitani, K.
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 5 ページ: e1609.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of gene coexpression profiles and construction of conserved gene networks to find functional modules. (2015)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y, Obayashi T, Kinoshita K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0132039
  • DOI: org/10.1371/journal.pone.0132039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemotaxis assay of plant-parasitic nematodes on a gel-filled microchannel device. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hida, H., Nishiyama, H., Sawa, S., Higashiyama, T., Arata, H.
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 221 ページ: 1483-1491
  • DOI: 10.1016/j.snb.2015.07.081
  • 査読あり
• [雑誌論文] BAM 1 and RECEPTOR-LIKE PROTEIN KINASE 2 constitute a signaling pathway and modulate CLE peptide triggered growth inhibition in Arabidopsis root. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, N., Sawa, S. 他
  • 雑誌名: New Phytologists 巻: 208 ページ: 1104-1113
  • DOI: 10.1111/nph.13520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant peptide hormone signaling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Motomitsu, A., Sawa, S., Ishida, T.
  • 雑誌名: Essays in Biochem. 巻: 58 ページ: 115-131
  • DOI: 10.1042/bse0580115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of parasitism of plant-parasitic nematodes at apoplast. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasu, K., Nishiyama, H., Nakagami, S., Kanemaru, Y. and Sawa, S.
  • 雑誌名: Jap. J. Pesticide Sci. 巻: 40 ページ: 44-51
  • DOI: org/10.1584/jpestics.W14-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mystery in genetics: PUB4 gives a clue to the complex mechanism of CLV signaling pathway in the shoot apical meristem Plant (2015)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, A., Seo, M., Kamiya, Y., Sawa, S.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 10 ページ: e1028707
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1028707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protocol of root-knot nematode culture by hydroponic system and nematode inoculation to Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, H., Ngan, B. T., Nagakami, S., Ejima, C., Ishida, T., Sawa, S.
  • 雑誌名: Nematological research 巻: 45 ページ: 45-49
  • DOI: org/10.3725/jjn.45.45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of cellulose synthases in Arabidopsis secondary cell walls. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe,Y., Demura, T.他
  • 雑誌名: Science 巻: 350 ページ: 198-203
  • DOI: 10.1126/science.aac7446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in polysome association of mRNA throughout growth and development in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki S, Matsuura H, Demura T, Kato K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 ページ: 2169-2180
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible contribution of TED6 and TED7, secondary cell wall-related membrane proteins, to evolution of tracheary element in angiosperm lineage. (2015)
  • 著者名/発表者名: Rejab NA, Nakano Y, Yoneda A, Ohtani M, Demura T
  • 雑誌名: Plant Biotechnol. 巻: 32 ページ: 343-347
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.0826a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical interaction between SnRK2 and PP2C is conserved in Populus trichocarpa. (2015)
  • 著者名/発表者名: Song X, Demura, T.他
  • 雑誌名: Plant Biotechnol. 巻: 32 ページ: 337-341
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.0813b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptional repression by MYB3R proteins regulates plant organ growth. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Demura, T.他
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 34 ページ: 1992-2007
  • DOI: 10.15252/embj.201490899
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multidimensional High-Resolution Magic Angle Spinning and Solution-State NMR Characterization of (13)C-labeled Plant Metabolites and Lignocellulose. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori T, Tsuboi Y, Ishida N, Nishikubo N, Demura T, Kikuchi J.
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 5 ページ: 11848
  • DOI: 10.1038/srep11848.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell dedifferentiation and organogenesis in vitro require more snRNA than does seedling development in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M, Demura, T.他
  • 雑誌名: J Plant Res 巻: 128 ページ: 371-380
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0704-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis NAC domain proteins VND-INTERACTING1 and ANAC103 interact with multiple NAC domain proteins. (2015)
  • 著者名/発表者名: Demura, T., Yamaguchi, M., Ohtani M.
  • 雑誌名: Plant Biotechnol. 巻: 32 ページ: 119-123
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.0208a
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナ葉肉細胞プロトプラストの細胞壁再構築のイメージング解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 九鬼寛明，西谷和彦 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナのキシログルカン転移酵素・加水分解酵素ファミリータンパク質によるセルロース性多糖への糖転移反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠原直貴，西谷和彦 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナの葉器官成長における細胞間移行転写因子ZN1の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 倉田哲也，西谷和彦 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] 茎寄生植物ネナシカズラの宿主接続に関わる遺伝子群の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青木考，西谷和彦 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] 茎寄生植物ネナシカズラの寄生過程において宿主境界面で見られる細胞壁成分の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 穂積亮敬，青木考，西谷和彦 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナCBL5の発現解析と脂質修飾による細胞内局在調節機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹林昂亮，魚住信之, 西谷和彦 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] Maintenance of stem integrity induced by tissue incision (2016)
  • 著者名/発表者名: Pitaksaringkarn W., Nishitani K., Satoh S. 他
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] プロトプラスト細胞壁再生系とイメージング解析を用いたセルロースネットワーク構築機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 九鬼寛明，西谷和彦 他
  • 学会等名: 東北植物学会第5回大会
  • 発表場所: 福島大学（福島市）
  • 年月日: 2015-12-19 – 2015-12-20
• [学会発表] Actions of XTH family of enzymes in construction and remodeling of the plant cell wall (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuki H., Nishitani K.他
  • 学会等名: 8th Plant Biomechanics International Conference
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2015-11-30 – 2015-12-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物細胞壁再編酵素XTH の進化と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦 他
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会 特別シンポジウム
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム(奈良市)
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 膜交通過程におけるシロイヌナズナのペクチンメチルエステラーゼPME35の機能制御について (2015)
  • 著者名/発表者名: 小浜大山，篠原直貴，横山隆亮，西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター (新潟市)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] 細胞壁構築におけるβ-(1→3)，(1→4)-グルカンの機能解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹内美和，西谷和彦 他
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 鷺メッセ新潟コンベンションセンター (新潟市)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] アメリカネナシカズラの寄生メカニズムの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田航希，西谷和彦 他
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 鷺メッセ新潟コンベンションセンター (新潟市)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] シロイヌナズナ 4 倍体を用いた細胞サイズ決定メカニズムの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鳴川秀樹，西谷和彦 他
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 鷺メッセ新潟コンベンションセンター (新潟市)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] 弱光条件下におけるペクチンメチル基転移酵素PMT16の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹内春樹，西谷和彦, 佐藤忍 他
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 鷺メッセ新潟コンベンションセンター (新潟市)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] Temporal and spatial regulation of cell wall regeneration on arabidopsis mesophyll protoplasts (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama R，Nishitani K 他
  • 学会等名: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-09
  • 国際学会
• [図書] 植物細胞壁実験法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦 他
  • 総ページ数: 404 (34-39, 191-195, 303-311)
  • 出版者: 弘前大学出版会
• [図書] The Jatropha Genome (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohtani M, Nakano Y, Sarno R, Kurata T, Demura T
  • 総ページ数: in press
  • 出版者: Springer
• [図書] 植物の生長調節 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦 他
  • 総ページ数: 96 (40-42)
  • 出版者: 植物化学調節学会
• [図書] Cellulose Commun. (2015)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦 他
  • 総ページ数: 216 (180-184)
  • 出版者: セルロース学会
• [図書] 化学と生物 (2015)
  • 著者名/発表者名: 出村 拓, 大谷 美沙都
  • 総ページ数: 136(313-318)
  • 出版者: 日本農芸科学会
• [図書] 化学と生物 (2015)
  • 著者名/発表者名: 光増 可奈子, 川崎 努, 澤 進一郎
  • 総ページ数: 136(535 - 541)
  • 出版者: 日本農芸科学会
• [備考] 東北大学大学院生命科学研究科植物細胞壁機能分野
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/
• [備考] 新学術領域 植物細胞壁の情報処理システム
  • URL: https://www.plantcellwall.jp/