レーザーマイクロサンプリングによる植物細胞間ケミカルネットワークの解析

• 研究課題/領域番号: 18510183
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 梶山 慎一郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 客員准教授 (20243496)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,990千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 390千円); 2007年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2006年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: レーザー微細加工 / 細胞代謝 / 微量分析 / ケミカルネットワーク / Chemical network / ArF excimer Laser / Laser cell-processing / Plant defense responses

研究概要

植物環境応答研究では主に、個体全体や、組織レベルでの代謝変動や遺伝子発現パターンの追跡に終始しており、個々の細胞で生じている応答のいわば"静的な平均"しか見てこなかった。しかし、環境応答メカニズムの全容を捉えるには、一細胞に基礎を置き遺伝子発現を含めた代謝産物の様態を正確に把握することが必要である。本研究ではエキシマレーザーを用いた一細胞操作技術および、超微量細胞内成分の分離に適したマイクロHPLCシステム駆使し,植物が微生物感染や物理的刺激を受けた場合の個々の細胞応答に関し、遺伝子を含めたケミカルシグナルの伝播の様態をオンサイトで観測することにより、当該領域に新知見をもたらすと共に、植物細胞における細胞間情報伝達の解析に新しい研究手法を提示することを目的としている。本研究により、レーザーを用いた特異的細胞への物理損傷誘起と、障害シグナルの細胞間伝播解析を行った。レーザー照射強度をコントロールすることにより、細胞壁、細胞膜を貫通する細孔を開け、人為的に特定細胞へ細胞損傷を引き起こすことができる。損傷を与えた細胞とその周辺細胞において細胞内代謝産物分析技術を用いて、1細胞定量RT-PCR,感染関連酵素活性のマイクロアッセイ法,NanoLC-MSやNanoCE-MSをにより関連化合物の定量を行い障害シグナルの細胞間伝播、周辺細胞で生じる代謝変動さらには、感染応答とのクロスリンクについて知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Improvement of bioactive beads-mediated transformation by concomitant application of electroporation (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Kajiyama, S., Fukui, K.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection of isolated chromosomes using calcium-alginate microbeads(bioactive beads)toward chemical and physical stress. (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Hayashihara, K., Ito, K., Doi, T., Kajiyama, S., Fukui, K.
  • 雑誌名: Chromosome Sci. (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of transformation efficiecy in bioactive beads-mediated gene transfer using DNA-lipofectin complex as entrapped genetic material (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Kajiyama, S., Ikeuchi, T., Kawakami, S., Fukui, K.
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 105 ページ: 77-80
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of bioactive beads-mediated transformation by concomitant application of electroporation (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Kajiyama, S., Fukui, K
  • 雑誌名: Plant Biotechnology (in printing)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Protection of isolated chromosomes using calcium-alginate microbeads(bioactive beads) toward chemical and physical stress (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Hayashihara, K., Ito, K., Doi, T., Kajiyama, S., Fukui, K
  • 雑誌名: Chromosome Sci (in printing)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Improvement of transformation efficiecy in bioactive beads-mediated gene transfer using DNA-lipofectin complex as entrapped genetic material (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Kajiyama, S., Ikeuchi, T., Kawakami, S., Fukui, K
  • 雑誌名: J.Biosci.Bioeng 105 ページ: 77-80
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Improvement of transformation efficiecy in bioactive beads-mediated gene transfer using DNA-lipofectin complex as entrapped genetic material (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Kajiyama, S., Ikeuchi, T., Kawakami, S., Fukui, K.
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond Pulsed Laser as a Micro-Scalpel for Microdissection and Isolation of Specific Sections from Biological Samples (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakakura, M., Kajiyama, S., Tsutsumi, M., Si, J., Fukusaki, E., Tamaru, Y., Akiyama, S., Miura, K., Hirao, K., and Ueda, M.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 46 ページ: 5859-5864
  • NAID: 40015602604
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel plant transformation system by gene-coated gold particle introduction into specific cell using ArF excimer laser (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kajiyama, F. Inoue, Y. Yoshikawa, T. Shoji, E. Fukusaki and A. Kobayashi
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 24 ページ: 315-320
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly sensitive spectral interferometric four-wave mixing microscopy near the shot noise limit and its combination with two-photon excited fluorescence microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Isobe, K., Ozeki, Y., Kawasumi, T., Kataoka, S., Kajiyama, S., Fukui, K., and Itoh
  • 雑誌名: Opt. Express 14 ページ: 11204-11214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond Pulsed Laser as a Micro-Scalpel for Microdissection and Isolation of Specific Sections from Biological Samples (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakakura, M., Kajiyama, S., Tsutsumi, M., Si, J., Fukusaki, E., Tamaru, Y., Akiyama, S., Miura, K., Hirao, K., Ueda, M
  • 雑誌名: Jap.J.Appl.Physics 46 ページ: 5859-5864
  • NAID: 40015602604
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel plant transformation system by gene-coated gold particle introduction into specific cell using ArF excimer laser (2007)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Inoue, F., Yoshikawa, Y., Shoji, T., Fukusaki, E., Kobayashi, A
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 24 ページ: 315-320
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel plant transformation system by gene-coated gold particle introduction into specific cell using ArF excimer laser (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Kajiyama, F.Inoue, Y.Yoshikawa, T.Shoji, E.Fukusaki, A.Kobayashi
  • 雑誌名: Plant Biotechnology (in press)(印刷中)
• [雑誌論文] A. Single Cell-Based Analysis of Torenia Petal Pigments by a Combination of ArF Excimer Laser Micro Sampling and Nano-High Performance Liquid Chromato graphy(HPLC)-Mass Spectrometry (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Harada, K., Fukusaki, E., and Kobayashi, A
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 106 ページ: 575-578
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Microsurgery Method for Intact Plant Tissue at the Single Cell Level using ArF Excimer Laser Microprojection (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Shoji, T., Okuda, S., Izumi, Y., Fukusaki, E., and Kobayashi, A.
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 93 ページ: 325-331
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly sensitive spectral interferometric four-wave mixing microscopy near the shot noise limit and its combination with two-photon excited fluorescence microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Isobe, K., Ozeki, Y., Kawasumi, T, Kataoka, S., Kajiyama, S., Fukui, K., Itoh
  • 雑誌名: Opt. Express 14 ページ: 11204-11214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A.Single Cell-Based Analysis of Torenia Petal Pigments by a Combination of ArF Excimer Laser Micro Sampling and Nano-High Performance Liquid Chromatography (HPLC)-Mass Spectrometry (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Harada, K., Fukusaki, E., Kobayashi, A
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng 102(6) ページ: 575-578
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Novel Microsurgery Method for Intact Plant Tissue at the Single Cell Level using ArF Excimer Laser Microprojection (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Shoji, T., Okuda, S., Izumi, Y., Fukusaki, E., Kobayashi, A
  • 雑誌名: Biotech.and Bioeng 93(2) ページ: 325-331
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A novel microsurgery method for intact plant tissue at the single cell level using ArF excimer laser microprojection (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Kajiyama, T.Shoji, S.Okuda, Y.Izumi, E.Fukusaki, A.Kobayashi
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 93(2) ページ: 325-331
• [雑誌論文] Single cell-based analysis of Torenia petal pigments by a combination of ArF excimer laser micro sampling and nano-HPLC-Mass spectrometry (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Kajiyama, K.Harada, E.Fukusaki, A.Kobayashi
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 102(6) ページ: 575-578
• [雑誌論文] Highly sensitive spectral interferometric four-wave mixing microscopy near the shot noise limit and its combination with two-photon excited fluorescence microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Isobe, Y.Ozeki, T.Kawasumi, S.Kataoka, S.Kajiyama, K.Fukui, K.Itoh
  • 雑誌名: Opt. Express 14 ページ: 11204-11214
• [学会発表] Single cell sampling and analysis by ultra short pulse laser (2007)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Sakakura, M., Ueda, M., Itoh, K., and Fukui, K.
  • 学会等名: 5th International forum of post genome technologies
  • 発表場所: Bamboo Grove Hotel, Suzhou, China
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] 動植物の組織・細胞単離のためのフェムト秒レーザー加工法 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂倉政明, 司 金海, 梶山慎一郎, 平尾一之, 栃木憲治, 植田充美
  • 学会等名: 第68回日本応用物理学会
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Laser processing for plant and animal tissues (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakakura, M., Shi, K., Kajiyama, S, Hirao, K., Tbchigi, K., Ueda, M
  • 学会等名: 68th Conference of Japanese Society of Applied Physics
  • 発表場所: Hokkaido. Japan
  • 年月日: 2007-09-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Single cell sampling and analysis by ultra short pulse laser (2007)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Sakakura, M., Ueda, M., Itoh, K., and Fukui, K.
  • 学会等名: 5th International forum of post genome technologies(5'IFPT)
  • 発表場所: Shuzou, China
  • 年月日: 2007-09-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Single cell sampling and analysis by ultra short pulse laser (2007)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S., Sakakura, M., Ueda, M., Itoh, K., Fukui, K
  • 学会等名: 5th International forum of post genome technologies (5'IFPT)
  • 発表場所: Shuzou, China
  • 年月日: 2007-09-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 酸化ストレス条件下でのエラープローンなDNA polymeraseの発現解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平野 美紀、梶山 慎一郎、栗原 佐智子、福井 希一
  • 学会等名: 日本農芸化学会2007年度大会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2007-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] シングルセル代謝分析に基づいた植物感染応答反応の動的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰、福崎 英一郎、梶山 慎一郎、兼松 泰男、中村 亮介、石原 亨、小林 昭雄
  • 学会等名: 日本農芸化学会2007年度大会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2007-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Expression analysis of error-prone DNA polymerase under oxdative stress (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirano, M., Kajiyama, S., Kurihara, S., Fukui, K
  • 学会等名: Annual conference of Japanese society for bioscience,biotechnology, and agrochemistry
  • 発表場所: Tbkyo, Japan
  • 年月日: 2007-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Dynamic analysis of plant defence responces by single cell sampling (2007)
  • 著者名/発表者名: Izumi, Y., Fukusaki, E., Kajiyama, S., Kanematsu, Y., Nakamura, R., Ishihara, R., Kobayashi, A
  • 学会等名: Annual conference of Japanese society for bioscience, biotechnology, and agrochemistry
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2007-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Single-cell based metabolite analyses by laser microsampling and nano-flow LC-MS (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S.
  • 学会等名: 4th International forum on post-genome technologies(4'IFPT)
  • 発表場所: Hanzou, China
  • 年月日: 2006-09-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Single-cell based metabolite analyses by laser microsampling and nano-flow LC-MS (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S
  • 学会等名: 4th International forum on post-genome technologies (4' IFPM)
  • 発表場所: Hanzou, China
  • 年月日: 2006-09-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 質量分析による転写産物の新規定量法の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 広実 慶彦, 福崎 英一郎, 梶山 慎一郎, 小林 昭雄
  • 学会等名: 日本生物工学会2006年度大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2006-09-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 1細胞分析に資するレーザーテクノロジー (2006)
  • 学会等名: 日本生物工学会2006年度大会シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2006-09-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Novel quantitative analysis method for m-RNA by mass spectrometry (2006)
  • 著者名/発表者名: Hirozane, Y., Fukusaki, E., Kajiyama, S., Kobayashi, A
  • 学会等名: Annual conference of Japanese society for bioscience and bioengineering
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2006-09-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Laser technology for single cell analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S
  • 学会等名: Annual conference of Japanese society for bioscience and bioengineering
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2006-09-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いた細胞のサンプリングと分析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 梶山慎一郎
  • 学会等名: 日本分光学会関西支部大会シンポジウム
  • 発表場所: JSTイノベーションプラザ京都
  • 年月日: 2006-06-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Cellular sampling and analysis by femto second laser (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, S
  • 学会等名: Symposium of Japanese society for spectra analysis (Kansai area)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2006-06-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 共同執筆 ナノイメージング 「超短誘導パラメトリック発光を利用した蛍光染色を必要としない生細胞の観察」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 梶山慎一郎、小関泰之、福井希一、伊東一良(分担執筆)
  • 出版者: NTS(株)(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] ナノイメージング (2008)
  • 著者名/発表者名: 梶山慎一郎(分担執筆)
  • 出版者: NTS(出版確定)
• [図書] 山根恒夫、松永是、民谷栄一 監修ナノバイオ大辞典「フェムト秒レーザー」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 梶山慎一郎(分担執筆)
  • 総ページ数: 650
  • 出版者: (株)テクノシステム
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] ナノバイオ大辞典 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山根恒夫, 松永是, 民谷栄一 監修 梶山慎一郎(執筆分担)
  • 総ページ数: 636
  • 出版者: 株式会社 テクノシステム
• [産業財産権] PCRにより増幅された伸長DNA鎖の検出方法、および、標的配列の測定方法 (2006)
  • 発明者名: 梶山慎一郎、福崎英一郎、広実慶彦、梨原善行
  • 権利者名: 大阪大学, 他
  • 産業財産権番号: 2006-346582
  • 出願年月日: 2006-12-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 形質転換体の製造方法及び酵母の新規変異株 (2006)
  • 発明者名: 植田 充美、平尾 一之、梶山慎一郎、福崎英一郎、司 金海、秦 洋二、堤 浩子
  • 権利者名: 大阪大学, 他
  • 産業財産権番号: 2006-346522
  • 取得年月日: 2006-12-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] レーザ加工装置およびレーザ加工方法 (2006)
  • 発明者名: 植田 充美、平尾 一之、梶山慎一郎、坂倉 政明、ドゥミトリトゥジリン、ザポロシェンコユーリ、島田竜太郎
  • 権利者名: 大阪大学, 他
  • 産業財産権番号: 2006-280135
  • 取得年月日: 2006-10-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] PCRにより増幅された伸長DNA鎖の検出方法、および、標的配列の測定方法 (2006)
  • 発明者名: 梶山慎一郎, 福崎英一郎, 梨原 善行, 広実 慶彦
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2006-346582
  • 出願年月日: 2006-12-22