2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体顕微マルチスケールマッピング：高圧凍結技法の高度化と広域超微形態解析法の開発
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24687007
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
豊岡 公徳 独立行政法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (10360596)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電子顕微鏡 / 高圧凍結技法 / タバコ培養細胞 / 細胞内構造 / 電顕マップ / 広域微細構造 / TEM / 自動撮影 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、モデル植物を用いて、1、試料を瞬時に固定する高圧凍結技法を改良・高度化し、動的オルガネラを含む高解像度で広域のTEM像を撮影し電算機上に再構築する基盤技術と、２、マルチスケール性を維持した高解像度TEM像上の細胞内構造物に位置情報を自動記録する基盤技術を開発し、組織・細胞におけるオルガネラの超微形態と分布、関連情報を閲覧可能なTEM像のマッピングシステムを構築する。そして、これら基盤技術を用いて、３、発生過程と環境刺激前後の細胞とオルガネラの超微形態を明らかにし、分化発生機構を解明する。今年度は２と３を中心に技術開発を行った。
２、 広域TEM像の自動撮影システムを改良し、さらに、その撮影システムと自動結合プログラムを連動させることで容易に広域TEM像の構築ができるよう改良を重ねた。これらのシステムを統合した広域TEM像取得システムに関して、論文にまとめた。広域TEM像を用いてオルガネラ自動認証プログラムの開発を進め、ゴルジ体などのオルガネラの自動検出に成功し、論文にまとめた。
３、タバコ培養細胞の対数増殖期と定常状態期の広域TEM像を撮影し、細胞内輸送に係わるオルガネラの微細構造および分布について定量的解析を行った結果、対数増殖期から定常状態期に移行すると、分泌に係わるゴルジ体などのオルガネラは減縮するが、分解に係わる多胞体などのオルガネラの数は変わらないことが分かり、論文にまとめた。現在、それ以外のオルガネラについて調べている。シロイヌナズナの器官や組織の広域TEM像を撮影し、電顕アトラスのウェブサイトの構築に着手した。公開用サーバーを構築し、外部PCなどから拡大縮小しながら閲覧可能なウェブサイトを構築し、テスト公開を行うとともに、様々なステージ、器官や組織の広域TEM像を撮影し実装を開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した通り２と３の技術検討および技術開発を行い、凍結試料作製法および超薄切片作製法を向上させるとともに、目標としていた数万枚におよぶTEM写真の自動撮影および自動結合に成功し、さらに改良を加え利便性を向上させた。ウェブベース上で拡大縮小およびアノテーション可能なシステムを構築し、PCやタブレットなどから閲覧可能な仕組みと外部公開用サーバーを構築し、テスト公開する段階に達したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
自動撮影システムおよび自動結合プログラムの精度を向上させる。様々な器官や環境変化に曝した試料の広域に渡る凍結固定を向上させる工夫や技術を開発する。外部PCやタブレット、スマートフォンなどから拡大縮小しながら閲覧可能なウェブサイトを構築し、テスト公開を繰り返すとともに、様々なステージ、器官や組織の広域TEM像を撮影し、ウェブサイトに実装する。年度の終わりには研究者や一般にウェブサイトを公開する。
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| Causes of Carryover |
H26年度は本研究に関して海外で成果発表をしなかったため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究に関してシロイヌナズナ国際会議など海外の学会で本成果発表を発表する予定である。
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[Journal Article] RECG Maintains Plastid and Mitochondrial Genome Stability by Suppressing Extensive Recombination between Short Dispersed Repeats.2015
Author(s)
Odahara, M., Masuda, Y., Sato,M., Wakazaki, M., Harada,C., Toyooka,K., and Sekine,Y.
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Journal Title
PLOS Genetics
Volume: 11
Pages: e1005080
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Five Cyanophora (Cyanophorales, Glaucophyta) species delineated based on morphological and molecular data2014
Author(s)
Takahashi,T.,Sato, M., Toyooka, K., Matsuzaki, R., Kawafune, K., Kawamura, M., Okuda, K. and Nozakim. H
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Journal Title
J. Phycology
Volume: 50
Pages: 1058-1069
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Contribution of NAC Transcription Factors to Plant Adaptation to Land2014
Author(s)
Xu B, Ohtani M, Yamaguchi M, Toyooka K, Wakazaki M, Sato M, Kubo M, Nakano Y, Sano R, Hiwatashi Y, Murata T, Kurata T, Yoneda A, Kato K, Hasebe M, Demura T.
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Journal Title
Science
Volume: 343
Pages: 1505-1508
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Quality control of plant peroxisomes in organ specific manner via autophagy.2014
Author(s)
Yoshimoto, K., Shibata, M., Kondo M., Oikawa K., Sato M., Toyooka K., Shirasu K., Nishimura M., Ohsumi Y.
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Journal Title
J. Cell Sci.
Volume: 127
Pages: 1161-1168
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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