植物葉内イオン濃度分布のin situ解析手法の開発

• Project/Area Number: 15658071
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Agricultural environmental engineering
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 荊木 康臣 山口大学, 農学部, 助教授 (50242160)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 蛍光プローブ / attached leaf / pH / 画像計測

Research Abstract

本研究の目的は、環境応答時の葉内pH分布画像をin situで取得し解析する手法を開発することである。本年度は、前年度に確立した手法を用いてpH感応性蛍光プローブを導入したattached leafにおいて、細胞内pH変化の画像化を検討した。まず、attached leafからの蛍光を観察するシステムを構築した。蛍光実体顕微鏡のステージ上に、自作のフォルダによりattached leafを浮かした状態で固定し、葉の背軸側の蛍光を高感度CCDカメラで画像化した。その際、葉の向軸側から光ファイバー式光源もしくはLED光源で光を照射して葉面上の光環境を制御し、さらに、温湿度を制御した空気を測定対象葉全体に吹き付けることで、葉面上の温湿度環境を調節できるようにした。このシステムにより、一定の環境制御下におかれたattached leafの蛍光画像を継続的に取得し、その蛍光強度変化を画像化することが可能となった。
次にこのシステムにより細胞内pH変化を画像化することが可能であるかを検討するために、蛍光プローブには5-Carboxy Fluorescein Diacetateを、供試植物にはキャベツの幼苗を用い、アブシジン酸処理時および光照射処理時のattached leafにおける蛍光強度変化を継続的に画像計測した。その結果、アブシジン酸処理では、光照射直後に孔辺細胞の蛍光強度が低下し、その後上昇した。また暗処理後の光照射処理においても、まず光照射直後に孔辺細胞の蛍光強度が低下し、その後上昇した。これらは、それぞれの処理により予測されるpH変化に対応した蛍光強度変化パターンであった。
以上の結果から、本研究により開発した手法により、環境制御下のattached leafにおいてpH変化が画像化できる可能性が示された。