2023 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical biology of meristem dynamics constituting and modulating organ positioning periodicity
Publicly Offered Research
| Project Area | Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development |
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| Project/Area Number |
22H04719
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
藤本 仰一 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (60334306)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 数理モデル / 細胞分裂面 / 形態形成 / メカノバイオロジー / 幾何学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞分裂面の方向決定ルール：方向を決定するルールとして、分裂面の面積最小則（石川班と共著 2023）に加えて、核の位置をArabidopsis胚の形状データに基づく幾何学モデルから見出した（植田班と共同研究 投稿中）。一方で、セン類の頂端細胞(AC)は軸対称な形にもかかわらず斜方分裂を示し、最小面積則から逸脱している。新たなルールとして、細胞膜の曲率に応じた膜分子の空間的局在が斜方分裂を実現できることを、数理モデルから見出した。
葉序：ACから分裂した(葉となる)メロファイトの2つが成す角度（開度）のパタンを定量的に再現する数理モデルを構築した。その結果、分裂面の回転角度の変調が、セン類３種が示すらせん配置の多様性を生むことを予測した(嶋村班と共著 2021)。さらに、シュートの分枝の回転方向が多様な茎葉性タイ類を対象に、シュートの横断面での発生数理モデルを構築した。メロファイト上で元のACの旋回分裂の回転方向に対して、分枝によって新たに形成されるACは正（負）の側に位置することで、分枝が順（逆）回転する仕組みをシミュレーションから見出した(嶋村班と共同)。
領域内共同研究を他にも進めた。根の先端の形が10種の被子植物で共通してカテナリー曲線に従い、その発生基盤として異方的な細胞分裂を示した(中島班と共著 2021)。さらに、イネS型/L型側根はカテナリーと楕円へ同程度にフィットするのに対して、小葉類の根は楕円に従うことを見出した。カテナリーと楕円の変調を生む発生基盤を力学モデルから予測した(犬飼班・中島班らと共同)。維管束組織では、局所的な分裂が応力の異方性を生み、細胞配置の対称性を高めることを見出した(中島班と共著 2023)。Auxinの空間周期的なパタンについて、AuxinとEPFL2の間の相互抑制が周期を伸ばすことを明らかにした（池内班と共同 投稿中）。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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