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

2015 年度 実績報告書

樹木の細胞壁高次構造形成機構のリアルタイムイメージング解析

研究課題

研究課題/領域番号 15H04527
研究機関東京農工大学

研究代表者

船田 良  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734)

研究分担者 梶田 真也  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40323753)
半 智史  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (40627709)
渡邊 宇外  千葉工業大学, 工学部, 准教授 (70337707)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード木質バイオマス / 細胞壁 / 管状要素 / 細胞骨格 / 二次木部 / セルロースミクロフィブリル / 生体情報イメージング / 有縁壁孔
研究実績の概要

再生可能な資源である木材など木質バイオマスの有効利用のためには、材質を決定する樹木の二次木部細胞の分化過程、特に細胞壁高次構造の形成機構を解明することが不可欠である。そこで本研究課題では、厚い二次壁と有縁壁孔やせん孔など複雑な修飾構造を形成し、仮道管や道管要素などに形態が類似した二次木部様の管状要素を樹木の培養細胞から直接誘導する新規モデル系を駆使し、細胞壁構造や細胞壁成分のパターン形成機構を明らかにする。特に、セルロース・ミクロフィブリルの配向や局在を制御すると考えられている細胞骨格の動的変化のリアルタイムイメージング解析や分化や細胞死特異的に発現する遺伝子の解析を主目的としている。そこで、交雑ポプラのシュート、葉、未成熟種子、などからカルスを誘導・増殖させ、脱オーキシン処理になどにより二次木部様細胞への直接誘導条件の確立を行った。培地より定期的に細胞塊を取り出し、共焦点レーザ走査顕微鏡で細胞の形態を調べたところ、二次壁の局部的な堆積が起こり、二次壁にはリグニンが選択的に沈着していた。カルスから管状要素への誘導率を向上させるために一時的な乾燥処理を行ったところ、誘導培地にブラシノステロイドを加えた条件において管状要素への誘導率が約3倍増加した。また、オーキシン輸送阻害剤を培地に入れたところ管状要素への誘導が阻害されたことから、オーキシンの極性移動が管状要素への分化に必須といえる。一方、培養細胞にGFP融合タンパク質を発現させて微小管付随タンパク質の動的挙動を解析したところ、二次壁が堆積する位置では、微小管由来の蛍光シグナルが同じく局在して観察された。微小管は、壁孔形成領域では壁孔部分の周りに円状に局在し、時間の経過に伴い円の中心部分に向かうように収縮した。したがって、微小管の局在や配向の変化が細部壁の複雑な構造を動的に制御しているといえる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の研究目的は、樹木の培養細胞から直接二次木部様細胞を誘導するモデル系の確立と微小管など細胞骨格を動的に解析することである。現在までの研究により、交雑ポプラやスギなどの針葉樹の培養細胞から細胞全体に厚い細胞壁を堆積し有縁壁孔を有する管状要素が誘導された。植物ホルモンであるブラシノステロイドと乾燥処理により管状要素への誘導率も向上した。また、紫外線顕微鏡法や各種染色法により、細胞壁に沈着するリグニンの局在も観察することができた。さらに、GFP-MAP4導入培養細胞において微小管の配向変化を連続的に解析することができたことから、順調に研究が進んでいると評価した。

今後の研究の推進方策

二次木部様細胞への直接誘導系の効率のさらなる向上を行い、複雑な構造を有する細胞壁形成過程における微小管やアクチンなど細胞骨格の連続的な解析を単一細胞で行い、細胞壁形成機構の新たなモデルを作成する。さらに、誘導された管状要素の細胞壁に堆積するセルロースミクロフィブリルの配向や細胞壁成分を組織化学的に解析する。また、管状要素の二次壁に沈着するリグニンを組織化学的方法で解析し、リグニンが細胞壁に局在して沈着する過程を動的に明らかにし、細胞壁高次構造の形成機構を明らかにする予定である。また、カルスから管状要素への誘導過程に特異的に発現する遺伝子の解析も行う予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) 図書 (4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Localized cooling of stems induces latewood formation and cambial dormancy during seasons of active cambium in conifers2016

    • 著者名/発表者名
      Begum, S, Kudo, K., Matsuoka, Y., Nakaba, S., Yamagishi, Y., Nabeshima, E., Rahman, Md.H., Nugroho, W.D., Oribe, Y., Jin, H.O., Funada, R.
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 117 ページ: 465-477

    • DOI

      10.1093/aob/mcv181

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cavitation of intercellular spaces is critical to establishment of hydraulic properties of compression wood of Chamaecyparis obtusa seedlings2016

    • 著者名/発表者名
      Nakaba, S., Hirai, A., Kudo, K., Yamagishi, Y., Yamane, K., Kuroda, K., Nugroho, W.D., Kitin, P., Funada, R.
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 117 ページ: 457-463

    • DOI

      10.1093/aob/mcv195

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Relationship between f ormation of earlywood vessels and leaf phenology in two ring-porous hardwoods, Quercus serrata and Robinia pseudoacacia, in early spring2015

    • 著者名/発表者名
      Kudo, K., Yasue, K., Hosoo, Y., Funada, R.
    • 雑誌名

      Journal of Wood Science

      巻: 61 ページ: 455-464

    • DOI

      10.1007/s10086-015-1487-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 交雑ポプラ培養細胞を用いたin vitoro管状要素誘導へのオーキシン輸送阻害剤処理の影響2016

    • 著者名/発表者名
      山岸祐介、吉田裕子、工藤佳世、半 智史、船田 良、荒川圭太、佐野雄三
    • 学会等名
      第66回日本木材学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学〔愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-29
  • [学会発表] ポプラ培養細胞の管状要素誘導系を用いたリグニン沈着過程に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      吉田裕子、井出寿々加、吉本靖東、山岸祐介、渡辺陽子、佐野雄三、梶田真也、半 智史、船田 良
    • 学会等名
      第66回日本木材学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学〔愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-29
  • [学会発表] コブシおよびシデコブシの種子由来の不定胚形成細胞を経由した植物体再生における受粉およびオーキシン濃度の影響2016

    • 著者名/発表者名
      栢野旭代、山岸祐介、小口あずさ、岡 加奈子、朴 仁善、戸丸信弘、半 智史、船田 良
    • 学会等名
      第66回日本木材学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学〔愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-29
  • [学会発表] ウルシとオオヤマレンゲの種子を用いた組織培養による植物体再生2016

    • 著者名/発表者名
      塚田健太郎、栢野旭代、小口あずさ、井上涼平、山岸祐介、Yudong Shen、安江 恒、田端雅進、半 智史、船田 良
    • 学会等名
      第66回日本木材学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学〔愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-29
  • [学会発表] ブラシノステロイド生合成阻害剤がヤマザクラの引張あて材形成に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      村石貴彦、工藤佳世、山岸祐介、Widyanto Dwi Nugroho、船田 良、半 智史
    • 学会等名
      第66回日本木材学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学〔愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-29
  • [学会発表] The effects of defoliation and auxin transport inhibitor, N-(1-Naphthyl)phthalamic acid (NPA) on cambial reactivation and formation of earlywood tracheids in locally heated stems of Abies homolepis seedlings2016

    • 著者名/発表者名
      Md Hasnat Rahman、Kayo Kudo、Yusuke Yamagishi、Shahanara Begum、Michito Hosaka、Satoshi Nakaba、Ryo Funada
    • 学会等名
      第66回日本木材学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学〔愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-29
  • [図書] Secondary xylem biology2016

    • 著者名/発表者名
      Funada, R., Yamagishi, Y., Begum, S., Kudo, K., Nabeshima, E., Nugroho,W.D., Oribe, Y., Nakaba, S.
    • 総ページ数
      397 (25-43)
    • 出版者
      Academic Press
  • [図書] あて材の科学-樹木の重力応答と生存戦略-2016

    • 著者名/発表者名
      船田 良
    • 総ページ数
      350 (267-275)
    • 出版者
      海青社
  • [図書] Plant Microtechniques: Methods and Protocols2015

    • 著者名/発表者名
      Nakaba, S., Kitin, P., Yamagishi, Y., Begum, S., Kudo, K., Nugroho,W.D., Funada, R.
    • 総ページ数
      576 (431-465)
    • 出版者
      Springer
  • [図書] 生態工学ハンドブック2015

    • 著者名/発表者名
      船田 良
    • 総ページ数
      447 (111-116)
    • 出版者
      アドスリー(丸善)
  • [備考] 東京農工大学植物資源形成学研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~keisei/

  • [備考] 東京農工大学研究者情報

    • URL

      http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/1/0000023/profile.html

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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