１細胞発光イメージングを用いた植物個体内における概日時計ネットワークの解析

使用单细胞发光成像分析单个植物的生物钟网络

• 批准号: 12J01530
• 负责人: 村中 智明
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01530/
• 关键词: 概日時計; ウキクサ; イメージング; 発光イメージング; 概日リズム; 細胞間相互作用

概日時計は約24時間周期の振動を生成し、それを外環境の昼夜変動へと同調させることで日周的な環境変動への適応を可能としている。植物においても概日時計は光合成や、成長、花成などの主要な生理現象の制御に関与している。植物細胞ではその多くで時計遺伝子が発現しており、細胞一つ一つが細胞時計として振る舞う。しかしながら植物個体中における細胞概日時計の挙動は、その観測の困難さから不明な点が多かった。研究員は自身が開発した一細胞発光イメージングシステムを用いて細胞レベルでの概日時計の解析に取り組んできた。昨年度までに、イボウキクサを材料に解析を行い、昼夜のない定常条件において細胞リズムが脱同期すること、近傍細胞間には位相を近づけようとする相互作用が示唆されるが、その強度は細胞が示す周期のばらつき、不安定性を抑えるほど強くないこと、を明らかとしてきた。本年度ではリズム解析手法を改良し、これまでに得られたデータを再評価することで、細胞間における周期のばらつき、及び、周期変動を定量的に記述することに成功した。また、脱同期時の細胞振動子リズムに明暗条件を与え、位相の異なる細胞振動子が外部明暗周期に同調していく過程を観察した。同調過程における細胞概日リズムの挙動は明暗条件前の位相にのみ依存したことから、個体上の細胞は各々の時間情報に従い、独立に明暗条件に同調すると結論づけた。さらに、同調後の明暗条件下において細胞リズムの位相には空間的なパターンが存在することを発見した。このパターンには、同調前のリズムデータから推定された細胞の周期・位相とも明瞭な相関がなく、明暗条件下において細胞の位置情報に基づき新たに形成されたパターンだと考えられた。以上の結果は、これまで知見の乏しかった植物個体内における細胞概日時計の基本的性質を明らかにし、新たな問題設定を可能にする先駆的なものだと考えている。

Almost daily hour meter は about 24 time cycle の vibration を generated し, そ れ を external environment の day and night - move へ と homology さ せ る こ と で day week な environment - へ の optimum 応 を may と し て い る. The main な physiological phenomena <e:1> of photosynthesis や, growth and flowering of plants are related to に て る る る. Plant cell で は そ の more く で chronometer heritage 伝 son が 発 now し て お り, cell a つ つ が cell meter と し て う る dance. し か し な が ら plant individuals に お け る cells almost daily hour meter の 挙 は, そ の 観 の difficult measurement さ か ら unknown な point more than が か っ た. Researcher が は itself open 発 し た cell 発 light イ メ ー ジ ン グ シ ス テ ム を with い て cells レ ベ ル で の is day hour meter の parsing に group take り ん で き た. Yesterday annual ま で に, イ ボ ウ キ ク サ を material に parsing を い, day and night の な い steady condition に お い て cells リ ズ ム が off period す る こ と, nearly alongside に は phase を nearly づ け よ う と す る が interaction in stopping さ れ る が, そ の strength が は cells in す cycle の ば ら つ き, labile を え suppression る ほ ど strong く な い こ と, を Ming ら か と Youdaoplaceholder0 て た. This year で は リ ズ ム analytical technique improved を し, こ れ ま で に have ら れ た デ ー タ を again review 価 す る こ と で, intercellular に お け る cycle の ば ら つ き and び account, cycle - を quantitative に す る こ と に successful し た. ま た の cells when compared with the same period, vibrator リ ズ ム を and え に light and shade condition, phase の different な る cells vibrator が external cycle of light and shade に homology し て い く process を 観 examine し た. Homology process に お け る cells almost daily リ ズ ム の 挙 move は light and shade condition before の phase に の み dependent し た こ と か ら, は の in individual cells each 々 の time intelligence に 従 い に homology, independent に light and shade condition す る と conclusion づ け た. After さ ら に, homology の under the condition of light and shade に お い て cells リ ズ ム の phase に は space な パ タ ー ン が exist す る こ と を 発 see し た. こ の パ タ ー ン に は, homology の リ ズ ム デ ー タ か ら presumption さ れ の た cell cycle, phase と も clear な phase masato が な く, light and shade condition に お い て cells の location intelligence に base づ き new た に form さ れ た パ タ ー ン だ と exam え ら れ た. の above results は, こ れ ま で knowledge の spent し か っ た plant within the individual に お け る cells almost daily hour meter の basic properties を Ming ら か に し, new た な problem set を may に す る 駆 first な も の だ と exam え て い る.

项目成果

Diversity of circadian rhythms in five duckweed species

五种浮萍的昼夜节律多样性

• 发表时间: 2013
• 作者: Tomoaki Muranaka;Masaaki Okada;Tokitaka Oyama
• 通讯作者: Tokitaka Oyama

Characterization of circadian rhythms of various duckweeds

各种浮萍的昼夜节律特征

• 发表时间: 2015
• 期刊: Plant Biology
• 影响因子: 3.9
• 作者: Muranaka;T.;Okada;M.;Yomo;J.;Kubota;S.;Oyama;T.
• 通讯作者: T.

ウキクサ個体内における細胞概時計の相互作用様式の解析

浮萍个体细胞生物钟相互作用模式分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 村中智明;小山時隆
• 通讯作者: 小山時隆

A single-cell bioluminescence imaging system for monitoring cellular gene expression in a plant body.

用于监测植物体内细胞基因表达的单细胞生物发光成像系统。

• DOI: 10.1093/pcp/pct131
• 发表时间: 2013
• 期刊: Plant Cell Physiolsy
• 作者: Muranaka T;Kubota S;Oyama T
• 通讯作者: Oyama T

ウキクサ植物にみられる概日リズム多様性

在浮萍植物中观察到的昼夜节律多样性

• 作者: 村中智明;岡田全朗;小山時隆
• 通讯作者: 小山時隆