2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a microscope system that enables time-lapse imaging of cellular behavior in growing roots
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15K14548
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
中島 敬二 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (80273853)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 植物 / シロイヌナズナ / タイムラプス / 根 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
伸長中の根端における組織パターンや遺伝子発現の動態を経時的に観察することは、技術的に困難であった。これは根の伸長により、根端部が短時間のうちに顕微鏡の視野から外れてしまうためである。本研究課題では根の先端を自動追尾し、高倍率で長時間にわたって継続的にイメージングする技術を開発し、根冠細胞の剥離過程を詳細に観察した。
１．顕微鏡システムの開発： 前年度までに、電動ステージを装着した倒立顕微鏡を横倒しにし、明視野像をもとに根端部を視野の中央に捉え続ける顕微鏡システムを開発した。蛍光像の取得のために暗所下で観察した場合には、根の成長が途中で停止したため、電動シャッターを用いて、蛍光像の取得時のみ照明をカットする工夫を行った。これにより最長で8日間にわたって根端部を観察し続けることに成功した。
２．根冠細胞の剥離過程の観察： 細胞膜を蛍光タンパク質で可視化したシロイヌナズナを用いて根冠の剥離過程を観察した。野生型植物においては、まず側部根冠最外層の基部側にある細胞が根から外れ、外側へ大きく湾曲することで剥離が開始された。その後、最外層全体が根から遊離し、層構造を保ったまま根端から脱落した。剥離の開始が発芽誘導後の比較的一定したタイミングで起こるのに対し、剥離開始から脱離までの時間は一定していなかった。さらに１つ内側の根冠層も同様の過程を経て剥離・脱落したが、剥離開始の時間は比較的一定していた。根冠分化の制御因子であるBRN1, BRN2を欠損した変異体でも、野生型と同様に根冠の剥離が開始されたが、根からの脱離は起こらなかった。しかし最外層の脱離がないまま内側の細胞層が剥離を開始し、そのタイミングは野生型と同様であった。以上のことから、根冠の剥離は根の内生リズムに依存して開始されるのに対し、最終的な脱離は偶発的な刺激によることが示唆された。
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