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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Large-scale live cell imaging for elucidation of plant organogenesis

Research Project

Project/Area Number 17K19380
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

桧垣 匠  熊本大学, 国際先端科学技術研究機構, 准教授 (90578486)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Keywordsライブセルイメージング / 生物画像解析 / 細胞形態 / 細胞骨格 / 定量評価 / シロイヌナズナ
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は植物の子葉表皮組織を構成するほぼすべての細胞に対して,成長過程における個々の細胞の位置,形態,細胞骨格構造の変化を計測する技術を開発することである.この目的を達成するため,観察実験と画像解析の両面から大規模イメージング計測に向けた研究開発に取り組んだ.具体的には(1)光毒性を軽減する試料栽培条件および撮影条件の検討,(2)細胞形態および細胞骨格系の構造特徴を定量的に評価する画像解析系の開発, を実施した.(1)については,主にスピニングディスク式共焦点スキャナと高感度カメラに基づく顕微鏡システムを用いて,高倍率の葉表皮組織の経時観察を実施し,撮影間隔と光毒性の関係を検討した.(2)については,三次元的に撮像した組織画像から表皮細胞を高精度かつ自動的に領域分割(セグメンテーション)する条件を検討し,細胞形態の評価を実施した.また細胞骨格構造の定量評価においては,束化の定量評価について進展が認められた.従来,細胞骨格の束化を定量評価法としては以前私たちの研究グループが開発した繊維状構造を構成する画素群の輝度分布の歪度を利用する方法(Higaki et al. 2010 Plant J)が標準的な手法として国内外を問わず広く活用されていた.ところが本研究を進める過程で,細胞骨格を構成する画素群の輝度分布の変動係数がより汎用的な束化の評価指標になりうる可能性を見出すことができた.また,本研究の生物実験および画像解析と密接に関連する複数の共同研究を国内外の研究グループと共に展開して本年度中に10報の原著論文を発表した.

  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Developmental analyses of divarications in leaves of an aquatic fern Microsorum pteropus and its varieties2019

    • Author(s)
      Miyoshi S, Kimura S, Ootsuki R, Higaki T, Nakamasu A
    • Journal Title

      PLOS One

      Volume: 14 Pages: e0210141

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0210141

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polar vacuolar distribution is essential for accurate asymmetric division of Arabidopsis zygotes2019

    • Author(s)
      Kimata Y, Kato T, Higaki T, Kurihara D, Yamada T, Segami S, Morita MT, Maeshima M, Hasezawa S, Higashiyama T, Tasaka M, Ueda M
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 116 Pages: 2338-2343

    • DOI

      10.1073/pnas.1814160116

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An induction system for clustered stomata by sugar solution immersion treatment in Arabidopsis thaliana seedlings2019

    • Author(s)
      Akita K, Higaki T
    • Journal Title

      Journal of Visualized Experiments

      Volume: 144 Pages: e58951

    • DOI

      10.3791/58951

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transcriptional regulators involved in responses to volatile organic compounds in plants2019

    • Author(s)
      Nagashima A, Higaki T, Koeduka T, Ishigami K, Hosokawa S, Watanabe H, Matsui K, Hasezawa S, Touhara K
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 294 Pages: 2256-2266

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.005843

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fascin in lamellipodia contributes to cell elasticity by controlling the orientation of filamentous actin2019

    • Author(s)
      Tanaka M, Fujii Y, Hirano K, Higaki T, Nagasaki A, Ishikawa R, Okajima T, Katoh K
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 24 Pages: 202-213

    • DOI

      10.1111/gtc.12671

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reactive oxygen species production and stimulated endocytosis in tobacco BY-2 cells treated with Erwinia carotovora culture filtrate2018

    • Author(s)
      Hirakawa Y, Hasezawa S, Higaki T
    • Journal Title

      Cytologia

      Volume: 83 Pages: 289-293

    • DOI

      10.1508/cytologia.83.289

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cortical microtubules and fusicoccin response in clustered stomatal guard cells induced by sucrose solution immersion2018

    • Author(s)
      Akita K, Hasezawa S, Higaki T
    • Journal Title

      Plant Signaling and Behavior

      Volume: 13 Pages: 1454815

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1454815

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Actin reorganization triggers rapid cell elongation in Arabidopsis roots2018

    • Author(s)
      Takatsuka H, Higaki T, Umeda M
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 178 Pages: 1130-1141

    • DOI

      10.1104/pp.18.00557

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] PtdIns(3,5)P2 mediates root hair shank hardening in Arabidopsis2018

    • Author(s)
      Hirano T, Konno H, Takeda S, Dolan L, Kato M, Aoyama T, Higaki T, Takigawa-Imamura H, Sato MH
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 4 Pages: 888-897

    • DOI

      10.1038/s41477-018-0277-8

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Regulation of root-knot nematode behavior by seed coat mucilage-derived attractants2018

    • Author(s)
      Yi-Lun Tsai A, Higaki T, Nguyen CN, Perfus-Barbeoch L, Favery B, Sawa S
    • Journal Title

      Molecular Plant

      Volume: 12 Pages: 99-112

    • DOI

      10.1016/j.molp.2018.11.008

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ジグソーパズル型葉表皮細胞の力学的最適化戦略を探る2019

    • Author(s)
      檜垣匠
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 植物細胞の形態形成機構の理解に向けたイメージングと画像解析2018

    • Author(s)
      檜垣匠
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
    • Invited
  • [Presentation] Bioimage clustering and classification2018

    • Author(s)
      Takumi Higaki
    • Organizer
      KAIST-KU Joint Symposium 2018
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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