2018 Fiscal Year Annual Research Report
The mechanical bias induced by cell wall dynamics plays a key role in the regulation of cell morphogenesis in plants
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16K07389
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
横山 隆亮 東北大学, 生命科学研究科, 講師 (90302083)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 植物細胞壁 / プロトプラスト / セルロース / キシログルカン / マトリックス構造 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，植物の細胞形成を多面的に制御する細胞外マトリックス構造（細胞壁）に着目し，その機能的構造の構築とダイナミクスの分子メカニズム解明を目指したものである。平成30年度までに開発・改良に成功したイメージング技術とシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）のプロトプラストの実験系を活用して，細胞壁の機能的構造の基盤となるセルロース・マトリックスの形成過程を詳細に解析した。セルロース・マトリックスは，細胞壁再生の初期過程では，セルロース微繊維がランダムに合成されることで強靭なネットワーク構造として構築されるが，その後，細胞が極性を持って変形する際には，セルロースが細胞の軸と垂直に配向することを確認した。さらに細胞壁多糖の合成酵素の欠損突然変異体を利用することで，セルロース・マトリックスの構造に関連する多糖分子の機能解明を試みたところ，これまでセルロース間を架橋すると考えられていたキシログルカンを欠損した場合でも，セルロースのマトリックス構造は自律的に構築されることが明らかになった（Kuki et al. 投稿準備中）。しかしセルロース・マトリックスはキシログルカンの架橋構造を持たない場合，伸展性などの細胞壁の機能を軽減させることが示唆され，主要なヘミセルロースであるキシログルカンは細胞形成に寄与するセルロース・マトリックスのダイナミクスにおいて重要な役割を担うものと考えられた。また細胞壁の構成成分に影響を及ぼす突然変異体の解析からは，キシログルカン以外の細胞壁多糖の中には（アラビノガラクタンなど），細胞形成ではなく，分化過程に大きく貢献しているものも存在することが示された（Yamaguchi et al. 2018）。以上の研究からイメージング技術とシロイヌナズナのプロトプラストの実験系を活用した研究成果をまとめて総説として紹介した（横山 2019）。
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[Journal Article] An ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding2018
Author(s)
Kuroha T, Nagai K, Gamuyao R, Wang DR, Furuta T, Nakamori M, Kitaoka T, Adachi K, Minami A, Mori Y, Mashiguchi K, Seto Y, Yamaguchi S, Kojima M, Sakakibara H, Wu J, Ebana K, Mitsuda N, Ohme-Takagi M, Yanagisawa S, Yamasaki M, Yokoyama R, Nishitani K, Mochizuki T, Tamiya G, McCouch SR, Ashikari M
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Journal Title
Science
Volume: 361
Pages: 181-186
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Chromatin-mediated feedforward auxin biosynthesis in floral meristem determinacy2018
Author(s)
Yamaguchi N, Jiangbo H, Tatsumi Y, Abe M, Sugano S, Kojima M, Takebayashi Y, Kiba T, Yokoyama R, Nishitani K, Sakakibara H, Ito T
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 9
Pages: 5290
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Molecular insights into changes of the extracellular matrix during cold and sub-zero acclimation2018
Author(s)
Takahashi D, Sampathkumar A, Erban A, Gorka M, Kopka J, Graf A, Yokoyama R, Kuroha T, Nishitani K, Zuther E, Hincha DK
Organizer
11th International Plant Cold Hardiness Seminar (IPCHS)
Int'l Joint Research
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