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2022 年度 実績報告書

植物の姿勢を最適化する張力応答のライブイメージングと分子機構の解析

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 21H00370
研究機関岡山大学

研究代表者

本瀬 宏康  岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (70342863)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード形態形成 / 成長極性 / 姿勢 / メカニカルシグナル / 張力応答
研究実績の概要

本研究では、張力応答を抑制し、植物の成長方向と姿勢を整えるシロイヌナズナNIMA関連キナーゼ6(NEK6)をモデル系として、張力応答の可視化とメカニズムの解明を目指した。
1)NEK6を用いた張力応答のイメージング: NEK6-GFPと微小管全体をラベルするmCherry-TUB6を発現する2重ラベル株を用いて、花茎・めしべ・種子において、張力応答をイメージングした。取得した画像からNEK6と微小管の配向を定量化するため、画像解析を行った。花茎は円柱形の法則がほぼ適用でき、長軸に垂直な胴回り方向の張力が、長軸方向の張力の約2倍と考えられていた。しかし、分裂が盛んな花茎先端部では微小管の配向にばらつきがあり、必ずしも胴回り方向ではなくばらつきが見られた。一方、細胞伸長が盛んな基部側では、胚軸と同様に長軸方向に配向した。めしべや種子では、ほぼ胴回り方向に配向していた。従って、張力応答は細胞や組織・器官によってばらつきがあり、成長段階によってダイナミックに変化することで、光や重力などの環境刺激に柔軟に対応・応答できると考えられる。細胞除去実験や変異体の表現型解析もあわせて、研究のまとめを行った。
2)NEK6のドメイン解析と張力応答の解析: 変異や欠失を導入したNEK6-GFPの局在と張力応答を解析した。キナーゼ活性を消失したNEK6でも張力に応答することを明らかにした。また、微小管局在に必要なドメインを特定した。加えて、部分長NEK6-GFPが張力プローブとして使用できることが示された。これらのドメインに結合する因子の探索を進めた。
3)張力応答を制御する因子の解析:カタニンとNEK6の相反作用についての研究を進め、論文としてまとめた。また、NEK6と相互作用する因子の解析、NEK6の局在異常を示す変異体のスクリーニングを進めた。

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。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ENS-Lyon(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ENS-Lyon
  • [雑誌論文] Overexpression of NIMA-related kinase suppresses cell proliferation and tip growth in a liverwort Marchantia polymorpha2023

    • 著者名/発表者名
      Mase Hikari、Yoshitake Yoshihiro、Kohchi Takayuki、Takahashi Taku、Motose Hiroyasu
    • 雑誌名

      biorXiv

      巻: 2023.01.25.525476 ページ: 1-39

    • DOI

      10.1101/2023.01.25.525476

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 仮根細胞から見えてきた極性成長の仕組みと進化2023

    • 著者名/発表者名
      本瀬宏康
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 7 ページ: 49-52

  • [雑誌論文] Establishment and application of novel culture methods in Marchantia polymorpha: persistent tip growth is required for substrate penetration by rhizoids2022

    • 著者名/発表者名
      Mase Hikari、Nakagami Hirofumi、Okamoto Takashi、Takahashi Taku、Motose Hiroyasu
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology

      巻: 15 ページ: 164~167

    • DOI

      10.1080/19420889.2022.2095137

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Plant specific armadillo repeat kinesin directs organelle transport and microtubule convergence to promote tip growth2022

    • 著者名/発表者名
      Kanda Asaka、Otani Kento、Takahashi Taku、Motose Hiroyasu
    • 雑誌名

      biorXiv

      巻: 2022.07.08.499237 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1101/2022.07.08.499237

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Loss of function of an Arabidopsis homologue of JMJD6 suppresses the dwarf phenotype of acl5, a mutant defective in thermospermine biosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Hirotoshi、Fukushima Hiroko、Kurokawa Shinpei、Kawano Eri、Okamoto Takashi、Motose Hiroyasu、Takahashi Taku
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 596 ページ: 3005~3014

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14470

    • 査読あり
  • [学会発表] 仮根の成長極性を制御するNIMA 関連キナーゼの相互作用因子2023

    • 著者名/発表者名
      間瀬輝,中神弘史,高橋卓,本瀬宏康
    • 学会等名
      日本植物生理学会第64回大会
  • [学会発表] Finding a way to grow, lessons from the ancient rooting cells2022

    • 著者名/発表者名
      Motose H
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (Plant and Microbial Cytoskeleton, Cytoskeletal Diversification Across the Domains of Life)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Inducible expression of NIMA-related tubulin kinase suppresses cell growth and division in a basal land plant Marchantia polymorpha2022

    • 著者名/発表者名
      Hikari Mase, Yoshihiro Yoshitake, Takayuki Kohchi, Nakagami Hirofumi, Taku Takahashi, Hiroyasu Motose
    • 学会等名
      Gordon Research Seminar (Plant and Microbial Cytoskeleton, An Evolving Cytoskeleton: Diverging Mechanisms and Converging Patterns)
    • 国際学会
  • [学会発表] Inducible expression of NIMA-related tubulin kinase suppresses cell growth and division in a basal land plant Marchantia polymorpha2022

    • 著者名/発表者名
      Hikari Mase, Yoshihiro Yoshitake, Takayuki Kohchi, Nakagami Hirofumi, Taku Takahashi, Hiroyasu Motose
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (Plant and Microbial Cytoskeleton, Cytoskeletal Diversification Across the Domains of Life)
    • 国際学会
  • [学会発表] キネシンによるオルガネラ輸送と微小管の収束が仮根の先端成長を駆動する2022

    • 著者名/発表者名
      本瀬宏康
    • 学会等名
      第 9 回エンドメンブレンミーティング・第 7 回植物細胞骨格研究会 合同研究会
  • [学会発表] 仮根の先端成長方向を制御するNIMA関連キナーゼの解析2022

    • 著者名/発表者名
      間瀬輝,吉竹良洋,河内孝之,中神弘史,高橋卓,本瀬宏康
    • 学会等名
      第 9 回エンドメンブレンミーティング・第 7 回植物細胞骨格研究会 合同研究会
  • [学会発表] ゼニゴケキネシンファミリーの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      米田優作、本瀬宏康
    • 学会等名
      第 9 回エンドメンブレンミーティング・第 7 回植物細胞骨格研究会 合同研究会
  • [学会発表] NIMA関連キナーゼによる張力応答の制御機構の解析2022

    • 著者名/発表者名
      本瀬宏康
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
  • [学会発表] 仮根の先端成長方向を制御するNIMA関連キナーゼの解析2022

    • 著者名/発表者名
      間瀬輝,吉竹良洋,河内孝之,中神弘史,高橋卓,本瀬宏康
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
  • [学会発表] Flexible tensile stress response visualized by NEK6 in Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Yumeko Nomura, Mitsuki Matsubara, Hiroyasu Motose
    • 学会等名
      International symposium on "Plant-Structure-Optimization"
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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