西川班では、東北大学大学院農学研究科の山本雅也助教、京都産業大学の木村成介教授、遠藤斗志也教授との共同研究で、小胞体品質管理機構が高温下でのシロイヌナズナの葯の発達に重要であることを示しました。

タンパク質の構造は、高温をはじめとする様々なストレスの影響を受け、ストレス条件下では構造が変成した異常タンパク質が生じます。細胞内には、タンパク質の構造形成を監視し、生じる異常タンパク質を処理する品質管理機構が存在します。タンパク質の品質管理では、様々な分子シャペロンが働いています。

　本論文では、小胞体品質管理で機能する小胞体分子シャペロンERdj3Bに関するシロイヌナズナ変異株が、29℃という高温条件下ではほとんど種子をつけないことを報告しました。解析の結果、これは葯の発達異常によることが示され、ERdj3Bによる小胞体品質管理が高温ストレス下での葯の発達に重要な役割をはたしていることがわかりました。

本研究成果はPlant Physiology誌に掲載されました。

＜発表論文＞

Yamamoto, M., Uji, S., Sugiyama, T., Sakamoto, T., Kimura, S., Endo, T., and Nishikawa, S. (2020) ERdj3B-mediated quality control maintains anther development at high temperatures. Plant Physiol. 182: 1979-1990. doi: 10.1104/pp.19.01356

http://www.plantphysiol.org/content/182/4/1979

機械学習を用いた作物種子の形状解析に関する共同研究の論文がCommunications Biology誌に発表されました。

Toda, Y., Okura, F., Ito, J. et al. Training instance segmentation neural network with synthetic datasets for crop seed phenotyping. Commun Biol 3, 173 (2020). https://doi.org/10.1038/s42003-020-0905-5

名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所の戸田陽介特任助教、木下俊則教授、大阪大学産業科学研究所の大倉史生助教、岡山大学 資源植物科学研究所の最相大輔准教授、岡田聡史特任助教との共同研究です。

作物の種子形状は品質や栽培適性に影響する重要な農業形質です。多数の種子の形状を人力で計測するには膨大な人手と時間が必要となるため、人工知能技術（機械学習）を用いた計測方法が有効ですが、機械学習のための教師データ作成もまた非常に手間がかかることが問題でした。

本研究では、少数サンプルの画像データから教師データを自動生成する方法を開発することで、省力化することに成功し、人力では不可能なほど多数の種子形状を自動計測する技術を開発しました。この技術を活用することで、これまで測定しきれなかった種子形状を研究者が把握し、その改良を行うことが可能になると期待できます。

野外圃場で栽培されたオオムギの、生育全期間に及ぶ植物ホルモン一斉定量の成果がPlant and Cell Physiology誌に論文発表されました。

横浜市立大学・木原生物学研究所、岡山大学・資源植物科学研究所、理化学研究所・環境資源科学研究センターの共同研究です。

Takashi Hirayama, Daisuke Saisho, Takakazu Matsuura, Satoshi Okada, Kotaro Takahagi, Asaka Kanatani, Jun Ito, Hiroyuki Tsuji, Yoko Ikeda, Keiichi Mochida, Life-course monitoring of endogenous phytohormone levels under field conditions reveals diversity of physiological states among barley accessions, Plant and Cell Physiology, , pcaa046, https://doi.org/10.1093/pcp/pcaa046

西川班は、丸山班および東山班との共同研究で、正常な胚乳形成には受精とカップルした精核融合が必要であることを明らかにしました。

本研究では、小胞体分子シャペロンHsp70であるBiP、およびその制御因子である小胞体Jタンパク質に関する変異株が示す種子形成異常の原因を明らかにするため、ライブイメージング解析を行いました。その結果、これら変異株の雌性配偶体では、受精後に中央細胞における精核融合が欠損していることが明らかとなりました。融合しなかった精核は、最初の胚乳核分裂の際に中央細胞核と融合します。しかし、クロマチンが凝縮したままの精核が分裂過程の核と融合するため、その後の胚乳核分裂が異常となることが明らかとなりました。

本研究は、受精の際に精核融合がおこる意義を初めて明らかにするものであります。本研究の成果はPlant and Cell Physiology誌に背掲載されました。また、本論文は掲載号のResearch Highlightsに選ばれるとともに、本研究に関連する写真が掲載号の表紙に選ばれました。

＜発表論文＞

Maruyama, D., Higashiyama, T., Endo, T., and Nishikawa, S. (2020) Fertilization-Coupled Sperm Nuclear Fusion is Required for Normal Endosperm Nuclear Proliferation. Plant Cell Physiol. 61: 29-40. doi: 10.1093/pcp/pcz158

https://academic.oup.com/pcp/article/61/1/29/5549723

Research Highlights: https://academic.oup.com/pcp/pages/research_highlights_2020_01