PROJECT1

環境に応答した植物の動的成長メカニズム

自ら生育場所を変えることが出来ない植物は、変動する環境に適応して体や器官の形を柔軟に変化させる能力を発達させています。この能力を発揮させるためには、環境情報の受容、シグナル伝達、情報処理、細胞の分裂や伸長方向の制御、という一連の過程が連携して機能する必要があります。中枢神経や筋骨格系を持たない植物が、これらの一連の過程をどのように成し遂げているのかは大きな謎に満ちています。

私たちはモデル植物のシロイヌナズナの根を用いた研究で、この謎を解き明かそうとしています。シロイヌナズナの根は、細胞群の分裂、伸長、分化の過程を容易に観察できる優れたモデル系として植物発生学の研究で広く用いられています。私たちは下向きの自然な角度で伸長する根の先端を自動的に追尾することができる「水平光軸型 動体トラッキング共焦点顕微鏡」を開発しました。これにより、成長途上の根の中で個々の細胞がどのように振る舞い、根の形態や動きを変化させているのか、またそれらの制御に関わる遺伝子やタンパク質の発現がどのように変化するのかを、つぶさに観察することが出来るようになりました。

また情報学や数理生物学のエキスパートと共同で、人工知能(AI)を用いた画像解析ツールを開発し、動画データから細胞の分裂や伸長を自動的に定量する技術を確立してました。これらの最新技術を駆使することで、栄養・水分・重力・接触刺激などの様々な環境因子を根の細胞がどのように受容し、器官レベルの成長を変化させるのかを明らかにしようとしています。
 

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