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2024年12月16日

東北大、植物受精卵の細胞壁 変形原理を解明

【カテゴリー】：行政/団体 【関連企業・団体】：東北大学

東北大学生命科学研究科の植田美那子教授は13日、秋田県立大学の津川暁助教らと、植物受精卵の半球形状を生む細胞壁変形原理を解明したと発表した。シロイヌナズナの受精卵先端が半球状態を維持しながら成長する現象を力学モデルで再現した。 　 　“春の七草”の一種であるナズナ(ペンペン草の仲間)は、茎や根などの体軸(上下軸)をもっており，人間の背骨のように地上の体を支え姿勢を整える力学的に重要な役割を担っている。だが，このような植物の体軸が受精後の一細胞である受精卵からどのように形成されるのかは，よくわかっていなかった。受精卵が一方向に異方的に伸長しドーム型の頂端細胞と細長い基部細胞に分裂することが、体軸形成にとって重要であることは知られていたが，この受精卵の成長の仕組みまではわかっていなかった。 　今回研究チームは，顕微鏡画像で得られた受精卵細胞形状と伸長速度データを定量的に分析し，受精卵先端が半球状態を維持しながら伸長することを発見した。さらに，粘弾塑性を考慮した細胞力学モデルを構築することで，この先端半球の維持には細胞壁が特有の変形分布をとることや，表面の法線方向に伸長することが必要であることがわかった。 　これらの知見により，植物科学で得られる細胞画像データから細胞の変形メカニズムや表面力学などの力学情報を再分析することが可能になるため，植物生理学や遺伝学を力学的に捉え直すことが可能になる。育種学や品種改良などで受精後細胞の変形を理解し設計するような実学応用も期待できる。 ＜用語の解説＞ ◆粘弾塑性とは　：材料が弾性(変形すると元に戻ろうとするバネの性質)，粘性(変形の速さに応じて抵抗力が働く性質)，塑性(不可逆的に変形し元に戻らない性質)を同時に合わせ持つ物質の性質を表す。 ニュースリリース参照 https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20241213_03web_nazuna.pdf

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