2016 Fiscal Year Annual Research Report
Plant stomata developmental regulation in response to elevated CO2
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25711017
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桧垣 匠 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (90578486)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 気孔 / 二酸化炭素 / 葉表皮細胞 / バイオイメージング / シロイヌナズナ / 形態計測 / 画像クラスタリング / 数理モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，シロイヌナズナ子葉をモデル材料として，高CO2条件における葉表皮組織の気孔分化および表皮細胞形態形成を定量的かつ統計的に検討することを目指した．
まず，共焦点顕微鏡画像処理に基づいて，子葉における気孔の位置や数を高精度かつ高速に定量評価する解析手法を確立した．本手法を用いて，380 ppmおよび1000 ppm CO2条件においておよそ7日間栽培したシロイヌナズナ子葉を発生段階を追って細胞形状と気孔分化を子葉全域で比較検討した．その結果，1000 ppm CO2条件下でサテライトメリステモイドが高頻度に生じることを見出した．また，サテライトメリステモイドの発生が亢進することが報告されているDNA複製ライセンシング因子CDC6過剰発現体では，高CO2条件におけるサテライトメリステモイド形成が野生株と比較して過剰に促進することが判明した．以上の結果から，CDC6依存的なDNA複製の亢進が高CO2条件下におけるサテライトメリステモイド形成の主たる要因である可能性が示唆された．1000 ppm条件において有意に子葉面積が増加するものの気孔数にはほぼ影響がなく，気孔密度は1000 ppmの方が有意に低下することが判明した．
また，およそ21日間，380 ppmおよび1000 ppm CO2条件栽培した場合，高CO2条件によって子葉面積が有意に増加すること，子葉における気孔数には著しい変化が認められないこと，気孔密度は有意に減少するが判明した．
さらに，数理モデルの専門家との共同研究により葉表皮細胞の湾曲を説明する数理モデルを確立した．この数理モデルによって，私たちが実験的に明らかにしたkor1変異体あるいはセルラーゼ処理における細胞壁の肥厚と湾曲の低減を理論的に説明することができた．以上の研究成果の一部は2報の原著論文として纏めて報告した（Higaki et al. 2015 PLOS Comput Biol, Higaki et al. 2016 Plant Cell Physiol）．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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