道管をモデルとした細胞壁グランドデザインの構築機構の研究

細胞の形態形成は個々の細胞の機能、さらには個体の正常な発達に必須である。植物においては細胞壁の沈着パターンが細胞形態の主な決定要因である。植物の発生過程では様々な細胞が固有の細胞壁パターンを構築することにより細胞の多様な機能と形態を実現している。細胞全体にわたる固有の細胞壁パターンを決定する設計図、すなわち細胞壁のグランドデザインはどのようにして構築されるのであろうか。本研究では螺旋、網目、孔紋など全く異なる細胞壁パターンを作り分ける道管組織に着目し、細胞が固有の細胞壁パターンを作り出す仕組みの解明を目指す。申請者が見出した道管細胞壁パターンのタイプ変換活性を持つ新規タンパク質を中心に、細胞骨格や低分子量Gタンパク質の時空間的なふるまいを独自の道管分化誘導系を用いて解析する。その振る舞いを細胞内外で再構成することにより、細胞内で固有の空間パターンが構築される仕組みを解明する。細胞内での空間パターンの構築は道管のような植物細胞に限らず細胞形態の要であることから、本研究は普遍的な細胞形態形成の理解に繋がるはずである。今年度は道管細胞壁パターンのタイプ変換活性を持つ新規タンパク質の細胞内での局在、およびその変異体における細胞骨格の挙動、過剰発現による細胞骨格動態への影響を調べるための形質転換体を作出した。一部の形質転換体については共焦点レーザー顕微鏡および全反射顕微鏡を用いて解析した。シロイヌナズナ懸濁培養細胞、およびベンザミアナタバコの葉の表皮を用いて一過的な発現による細胞骨格動態への影響も調べた。

細胞の形態形成は個々の細胞の機能、さらには個体の正常な発達に必須である。植物においては細胞壁の沈着パターンが細胞形態の主な決定要因である。植物の発生過程では様々な細胞が固有の細胞壁パターンを構築することにより細胞の多様な機能と形態を実現している。細胞全体にわたる固有の細胞壁パターンを決定する設計図、すなわち細胞壁のグランドデザインはどのようにして構築されるのであろうか。本研究では螺旋、網目、孔紋など全く異なる細胞壁パターンを作り分ける道管組織に着目し、細胞が固有の細胞壁パターンを作り出す仕組みの解明を目指す。申請者が見出した道管細胞壁パターンのタイプ変換活性を持つ新規タンパク質を中心に、細胞骨格や低分子量Gタンパク質の時空間的なふるまいを独自の道管分化誘導系を用いて解析する。その振る舞いを細胞内外で再構成することにより、細胞内で固有の空間パターンが構築される仕組みを解明する。細胞内での空間パターンの構築は道管のような植物細胞に限らず細胞形態の要であることから、本研究は普遍的な細胞形態形成の理解に繋がるはずである。今年度は道管細胞壁パターンのタイプ変換活性を持つ新規タンパク質の細胞内での局在、およびその変異体における細胞骨格の挙動、過剰発現による細胞骨格動態への影響を調べるための形質転換体を作出した。一部の形質転換体については共焦点レーザー顕微鏡および全反射顕微鏡を用いて解析した。シロイヌナズナ懸濁培養細胞、およびベンザミアナタバコの葉の表皮を用いて一過的な発現による細胞骨格動態への影響も調べた。