イメージング画像定量解析とシミュレーションによる植物細胞の分化形態形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25291056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 馳澤 盛一郎 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40172902)
• 連携研究者: 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部, 教授 (40323448) ; 玉置 雅紀 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (00311324) ; 朽名 夏麿 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任准教授 (70578559) ; 高橋 真哉 筑波大学, 北アフリカ研究センター, 副主任研究員 (80370419)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2015年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: オルガネラ / 細胞骨格 / 細胞壁 / イメージング / 画像定量解析

研究成果の概要

本研究では細胞内構造を標識した形質転換植物、およびイメージング・画像定量解析の手法を独自に開発して、細胞内構造の動態や細胞形態形成の画像情報処理による解析を行った。具体的には以下の4項目について実施した。(1)葉表皮細胞のイメージング・画像定量解析、(2)葉表皮細胞壁の人為的変形と細胞形態解析、(3) 高CO2やUV-B処理による植物細胞の形状変化の解析、(4) イメージング・画像定量解析手法の独自開発。結果として、各々について多数の重要な知見が得られ、また多くの論文として上梓した。

研究成果

• [雑誌論文] Nuclear function of subclass I actin depolymerizing factor contributes to susceptibility in Arabidopsis to an adapted powdery mildew fungus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inada N, Higaki T, Hasezawa S
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 170 号: 3 ページ: 1420-1434
  • DOI: 10.1104/pp.15.01265
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accumulation of fluorescent proteins derived from a trans-Golgi cisternal membrane marker and paramural bodies in interdigitated apoplastic space in Arabidopsis leaf epidermis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akita, K., Kobayashi, M., Sato, M., Kutsuna, N., Ueda, T., Toyooka, K., Nagata, N., Hasezawa, S., and Higaki, T.
  • 雑誌名: Protoplasma 巻: in press 号: 1 ページ: 367-377
  • DOI: 10.1007/s00709-016-0955-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simplification of vacuole structure during plant cell death triggered by culture filtrates of Erwinia carotovora. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y, Nomura T, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: Journal of Integrated Plant Biology 巻: 57 号: 1 ページ: 127-135
  • DOI: 10.1111/jipb.12304
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Semi-automatic organelle detection on transmission electron microscopic images (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Higaki, N. Kutsuna, K. Akita, M. Sato, F. Sawaki, M. Kobayashi, N. Nagata, K. Toyooka, S. Hasezawa
  • 雑誌名: SCIENTIFIC REPORTS 巻: 5 号: 1 ページ: 7794-7794
  • DOI: 10.1038/srep07794
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vacuole structure analysis during cell death subsequent to application of Erwinia carotovora culture filtrates to cell cultures of Nicotiana tabacum (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: Bio Protoc 巻: 5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radiocesium distribution in bamboo shoots after the Fukushima nuclear accident. (2014)
  • 著者名/発表者名: Higaki T, Higaki S, Hirota M, Hasezawa S
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 5 ページ: e97659-e97659
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0097659
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics and environmental responses of PATROL1 in Arabidopsis subsidiary cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Higaki, T., Hashimoto-Sugimoto, M., Akita, K., Iba, K., and Hasezawa, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 4 ページ: 773-780
  • DOI: 10.1093/pcp/pct151
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wide-range high-resolution transmission electron microscopy reveals morphological and distributional changes of endomembrane compartments during log to stationary transition of growth phase in tobacco BY-2 cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyooka K, Sato M, Kutsuna N, Higaki T, Sawaki F, Wakazaki M, Goto Y, Hasezawa S, Nagata N, Matsuoka K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 9 ページ: 1544-1555
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu084
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Breaking of the plant stomatal one-cell-spacing rule by sugar solution immersion. (2013)
  • 著者名/発表者名: Akita K, Hasezawa S, Higaki T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 9 ページ: e72456-e72456
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0072456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of microtubule array expansion in the cytokinetic phragmoplast. (2013)
  • 著者名/発表者名: Murata, T., et al.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: Jun 17;4 号: 1 ページ: 1967-1967
  • DOI: 10.1038/ncomms2967
  • 査読あり
• [雑誌論文] An atypical tubulin kinase mediates stress-induced microtubule depolymer ization in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Fujita, Jaromir Pytela, Takashi Hotta, Takehide Kato, Takahiro Hamada, Rie Akamatsu, Yasumasa Ishida, Natsumaro Kutsuna, Seiichiro Hasezawa, Yuko Nomura, Hirofumi Nakagami, Takashi Hashimoto
  • 雑誌名: Curr. Biol 巻: 23 号: 20 ページ: 1969-1978
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.08.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Munc13-like protein in Arabidopsis mediates H+-ATPase translocation that is essential for stomatal responses (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto-Sugimoto, M., Higaki, T., Yaeno, T., Nagami, A., Irie, M., Fujimi M., Miyamoto, M., Akita, K., Negi, J., Shirasu, K., Hasezawa, S. and Iba, K.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 4 号: 1 ページ: 2215-2215
  • DOI: 10.1038/ncomms3215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LIPS database with LIPService: a microscopic image database of intracellular structures in Arabidopsis guard cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higaki T, Kustuna N, Hasezawa S
  • 雑誌名: BMC Plant Biology 巻: 13 号: 1 ページ: 81-81
  • DOI: 10.1186/1471-2229-13-81
  • 査読あり
• [学会発表] スクロース水浸処理により誘導される気孔クラスターは孔辺細胞に特徴的な細胞内構造を有していた (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵,桧垣匠,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] "ホンモンジゴケにおけるCopper-transporting P-type ATPaseの銅耐性能への貢献 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野村俊尚,井藤賀操,櫻井哲也,馳澤盛一郎,榊田均
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 葉表皮細胞における細胞壁湾曲のモデル解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠,朽名夏麿,秋田佳恵,今村寿子,吉村賢二,馳澤盛一郎,三浦岳
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 糸状菌病原体うどんこ病菌の感染確立における宿主シロイヌナズナのアクチン脱重合因子ADF4の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲田のりこ,桧垣匠,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] Erwinia carotovora培養濾過液により誘導される液胞単純化の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平川由美,桧垣匠,野村俊尚,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] スクロース水浸処理によりクラスター化した孔辺細胞における細胞内構造の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵,桧垣匠,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] タバコBY-2細胞を用いたErwinia carotovora培養濾過液誘導性細胞死における液胞単純化の観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平川由美,桧垣匠,野村俊尚,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物細胞におけるゴルジ体形成・維持機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤容子,植村知博,湖城恵,馳澤盛一郎,上田貴志,中野明彦
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 画像処理技術を用いたゴルジ体由来輝点の数および面積の定量的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 湖城恵,伊藤容子,中野明彦,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] スクロース水溶液水浸処理により形成される気孔クラスターの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵,桧垣匠,馳澤盛一郎
  • 学会等名: 第78回日本植物学会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] バッチモード能動学習による顕微鏡画像の自動分類
  • 著者名/発表者名: 朽名夏麿，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第５５回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県）
• [学会発表] UV-BストレスがタバコBY-2培養細胞の増殖と生存率に与える影響
  • 著者名/発表者名: 高橋真哉，朽名夏麿，竹内祐一，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第５５回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県）
• [学会発表] 細胞質分裂の進行機構の解明
  • 著者名/発表者名: 村田隆，佐野敏夫，笹部美和子，野中茂紀，東山哲也，馳澤盛一郎，長谷部光泰
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: ：北海道大学札幌キャンパス（北海道）
• [学会発表] 能動学習を用いた画像分類法による細胞周期推定
  • 著者名/発表者名: 朽名夏麿，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: ：北海道大学札幌キャンパス（北海道）
• [学会発表] ショ糖水溶液による水浸処理はシロイヌナズナの葉におけるone-cell spacing ruleを破綻させた
  • 著者名/発表者名: 秋田佳恵，桧垣匠，馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: ：北海道大学札幌キャンパス（北海道）