植物メリステムにおける細胞分裂・分化制御機構のイメージング解析

• 研究領域: 植物メリステムと器官の発生を支える情報統御系
• 研究課題/領域番号: 23012009
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 馳澤 盛一郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40172902)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2012年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2011年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: 植物 / 細胞・組織 / 発生・分化

研究概要

多細胞生物である高等植物の形態は、個々の細胞を取り巻く堅い細胞壁の存在により、これに規定された各細胞の分裂と生長の方向に基づいて決定されている。植物メリステムにおける細胞分裂は細胞形態にとって始原的意義をもつが、植物細胞では動物細胞とは異なる独自の分裂様式が知られている。また、細胞分化についても植物特有の細胞内構造に基づく分化様式が示されている。そこで、本研究ではメリステムにおける植物細胞形態の制御機構を解明すべく、細胞分裂と分化という基本的現象における細胞内構造とその動態についての、顕微鏡画像に基づいた定量的かつ網羅的なイメージング解析を行った。特に、細胞の形態形成に関係の深い細胞核・染色体、細胞板、液胞の動態および細胞骨格系の構造的関係を重点的に解析し、メリステムでの細胞分裂から茎根の分化形態形成に至る植物細胞に特有の細胞分裂・分化様式を多角的に明らかにすることを目指した。
本年度は昨年度に確立した撮像システムにより、下記1)～3)について、画像解析およびシミュレーション解析に取り組んだ。1)細胞分裂期における細胞膜および液胞膜近傍のアクチン繊維量の増減を定量的に示した。また、分裂中期～後期の表層アクチン繊維の動きを定量解析した。2)表層微小管の挙動を擬似乱数によって模擬するシミュレーションソフトウェアを作成し、表層微小管の配向が細胞形状や微小管形成中心の影響を受ける可能性について検討した。3)細胞外への輸送経路が葉の表皮細胞の湾曲部形成に関与する可能性を検討すべく、ゴルジ体シス層マーカーであるERD2-GFPを用いてゴルジ体の動態を定量評価した。

研究成果

• [雑誌論文] Statistical organelle dissection of Arabidopsis guard cells using image database LIPS. (2012)
  • 著者名/発表者名: Higaki, et al.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 2 号: 1 ページ: 405-405
  • DOI: 10.1038/srep00405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probabilistic mapping and image clustering for quantitative assessment of fluorescent protein localizations in Arabidopsis guard cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠、朽名夏麿、馳澤盛一郎
  • 雑誌名: Protocol Exchange 巻: 巻なし
  • DOI: 10.1038/protex.2012.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microtubule stability affects the unique motility of F-actin in Marchantia polymorpha. (2012)
  • 著者名/発表者名: 恵良厚子、馳澤盛一郎, 他4名
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: VOL. 125(in press)
  • NAID: 10031145620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of gemma formation in the copper moss Scopelophila cataractae by environmental copper concentrations (2011)
  • 著者名/発表者名: 野村俊尚、馳澤盛一郎
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: VOL.124 号: 5 ページ: 631-638
  • DOI: 10.1007/s10265-010-0389-3
  • NAID: 10029563873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sucrose transporter NtSUT4 from tobacco BY-2 involved in plant cell shape during miniprotoplast culture (2011)
  • 著者名/発表者名: Okubo-Kurihara E
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 123 号: 3 ページ: 395-403
  • DOI: 10.1007/s10265-010-0377-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic intracellular reorganization of cytoskeletons and the vacuole in defense responses and hypersensitive cell death (2011)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠、来須孝光、馳澤盛一郎、朽津和幸
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 124巻 号: 3 ページ: 315-324
  • DOI: 10.1007/s10265-011-0408-z
  • 査読あり
• [学会発表] 統計的画像処理による蛍光タンパク質の細胞内局在解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠、朽名夏麿、馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第53回年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 植物細胞の顕微鏡画像マイニングのための繰返しクラスタリング法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 朽名夏麿、桧垣匠、馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会第53回年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 細胞骨格の可視化による植物細胞形態形成の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桧垣匠、朽名夏麿、秋田佳枝、湖城恵、佐野俊夫、馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学(駒場)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] シロイヌナズナ葉における表皮組織構築に関わる微小管の動態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋田佳枝、桧垣匠、朽名夏麿、馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京本学(駒場)
  • 年月日: 2011-09-18
• [備考]
  • URL: http://hasezawa.ib.k.u-tokyo.ac.jp/zp/hlab/
• [備考]
  • URL: http://hasezawa.ib.k.u-tokyo.ac.jp/zp/hlab/