植物細胞の分化に伴う微小管および液胞による形態形成と機能獲得の制御機構の解析

植物细胞分化过程中微管和液泡对形态发生和功能获得的控制机制分析

• 批准号: 05J11627
• 负责人: 小田 祥久
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11627/
• 关键词: 細胞分化; 形態形成; 液胞; 細胞骨格; 細胞壁; ヒメツリガネゴケ; 道管; 分化全能性

本研究課題では、植物細胞が有する分化全能性の解明を目指し、植物細胞の分化メカニズムを、細胞全体を覆う細胞壁と、細胞内部の90%以上の体積を占める液胞の二つの面に着目して研究を進めています。また、細胞壁と液胞の形成を制御する因子として、細胞骨格の可視化と動態解析を行いました。(1)細胞壁に関しては、私が独自に確立したIn Vitro細胞分化誘導系を用いて実験を進めました。この実験系では、微小管、アクチン繊維、および液胞膜を可視化することにも成功し、細胞壁の形成に伴う細胞骨格の動態を追跡することが可能になりました。実際、微小管の動態に関して新知見を得ることができました。さらに、微小管やアクチン繊維、液胞膜の動態を統合的に解析するために、計算機シミユレーション・システムの開発を新規に行いました。このシステムでは独自のアルゴリズムを1開発・実装することにより高速な細胞シミュレーションが可能です。5000種以上ものパラメータセットを用いた網羅的な解析により、微小管同士の相互作用が細胞壁の形成における必要条件であることが判明しました。(2)液胞に関しては、体の構造が単純であり、細胞の分化・成長の解析に適したヒメツリガネゴケを用いて解析を進めています。これまでに蛍光たんぱく質融合遺伝子を導入することによって、ヒメツリガネゴケの液胞膜と微小管を同時かつ恒常的に可視化することに成功しました。その結果、液胞が予想外に複雑な構造と動態を呈していることと、それらが微小管に依存していることが判明しました。また、高圧急速凍結法を用いて透過型電子顕微鏡像を得たところ、微小管と液胞膜が何らかのリンカーたんぱく質によって直接結合されていることが明らかになりました。このように本研究課題では、細胞分化において必須な存在である細胞壁と液胞が、細胞骨格によって制御されるメカニズムの重要な側面を明らかにすることに成功しました。

This research project aims to further research on the understanding of plant cell differentiation totipotency, plant cell differentiation, cell wall covering, and cell interior volume accounting for more than 90% of cell volume. The factors controlling cell wall and cellular formation are analyzed dynamically and visually. (1)The cell wall is related to cell differentiation and cell differentiation. This is the case for visualization of microtubule, cell wall formation, and cell skeleton dynamics. New knowledge of the dynamics of micro-tubes is available at the moment. New rules for the development of microtube, microtube and cell membrane dynamics This system is independent of the development of a high-speed cellular system. More than 5000 kinds of cell wall interaction are necessary for cell wall formation. (2)The structure of the cell is pure, and the differentiation and growth of the cell are analyzed. The introduction of the fusion gene into the cell membrane and the constant visualization of the cell membrane were successful. The result is that the structure of the fluid cell is complex and dynamic, and the fluid cell is dependent on the fluid cell. The high pressure rapid freezing method is used to obtain the electron micro-mirror image of the micro-tube and the liquid cell membrane. This research topic is about the success of cell differentiation, which requires the existence of cell wall, cytoskeleton, and control of the important bottom surface of the cell.