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2021 年度 実績報告書

単一細胞を用いた細胞時計統合機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J23441
研究機関京都大学

研究代表者

中村 駿志  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード概日リズム / シロイヌナズナ / 単一細胞(シングルセル)レベル / プロトプラスト / 発光モニタリング / 細胞自律性 / 器官特異性(葉と根) / 細胞時計
研究実績の概要

概日時計は、日周や季節などの周期的な環境変化に適応する機構であり、大半の生物がその機構を有している。植物の概日時計は個々の細胞が自律的に機能すると考えられてきたため、多くの報告は植物体を研究単位としていた。近年、器官・組織レベルの解析によって、維管束組織から葉肉組織、茎頂から根などの他の器官への時間情報の伝達が報告された。しかし、時間情報の伝達機構は未だ不明な点が多い。伝達機構を解明するためには組織からの影響を受けない細胞時計の特徴や役割についての知見が重要となるが、それらの性質も依然として不明のままである。
本研究では、細胞自身が有する固有の概日時計の特徴を明らかにすることによって、植物が細胞時計を統合し、個体として環境に適応する仕組みを理解することを目指した。
昨年度までに、プロトプラストとして細胞を物理的に単離し、個々の細胞概日リズムを解析するための独自の実験系を立ち上げている。さらに、個々の細胞概日リズムを様々な条件で調べることで、細胞が本来持つ概日時計の特徴を明らかにすることに成功している。
令和3年度は、①外部刺激による単一細胞時計の調節機構に加えて、②細胞間における時間情報伝達機構を明らかにするために、「高細胞密度による単離細胞の概日リズム安定化の適応範囲の解析」と「切り取った葉と単離細胞における比較解析」を中心に実施し、その成果を出版論文や学会等で発表した。これらの成果により、植物が細胞時計を統合し、個体として環境に適応する仕組みの一端を明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Adaptive Diversification in the Cellular Circadian Behavior of <i>Arabidopsis</i> Leaf- and Root-Derived Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shunji、Oyama Tokitaka
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 63 ページ: 421~432

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioluminescent monitoring of circadian rhythms in isolated mesophyll cells of <i>Arabidopsis</i> at single-cell level2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shunji、Oyama Tokitaka
    • 雑誌名

      Bioluminescence: Methods in Molecular Biology. 4th edition. Edited by Kim, S.-B. in Springer Protocols

      巻: - ページ: -

  • [学会発表] シロイヌナズナ葉を用いた低温における概日リズムの維持機構の解明に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      中村駿志、小山時隆
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Robustness of the circadian periodicity of <i>Arabidopsis</i> mesophyll cells against influences of cell density on their rhythms2021

    • 著者名/発表者名
      Shunji Nakamura, Tokitaka Oyama
    • 学会等名
      85th Cold Spring Harbor Laboratory Symposium on Quantitative Biology: Biological Time Keeping
    • 国際学会
  • [学会発表] 浸透圧が葉内組織の概日リズムに与える影響の解析2021

    • 著者名/発表者名
      中村駿志、小山時隆
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
  • [学会発表] 低温がシロイヌナズナ葉内組織の細胞概日リズムに与える影響の解析2021

    • 著者名/発表者名
      中村駿志
    • 学会等名
      第17回京大植物縦横無尽の会ワークショップ
  • [学会発表] 原形質分離がシロイヌナズナ葉内組織の細胞概日リズムに与える影響の解析2021

    • 著者名/発表者名
      中村駿志、小山時隆
    • 学会等名
      第28回時間生物学会学術大会

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公開日: 2022-12-28  

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