| 研究課題/領域番号 |
21K15134
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| 研究機関 | 日本女子大学 |
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研究代表者 |
秋田 佳恵 日本女子大学, 理学部, 助教 (80737122)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 葉表皮細胞 / 細胞形態形成 / 顕微鏡画像解析 / 広域電子顕微鏡 / シロイヌナズナ |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，存在が示唆されながらも観察が不可能であった葉表皮細胞の形態形成に関与する物質輸送について，最新の可視化技術により存在と局在を調査することで，表皮細胞の面積拡大と形態形成の機構を解明し，細胞形状を複雑化させる意義に迫ることである．この目的を達成するため，電界放出形走査電子顕微鏡（FE-SEM）を用いることにより，広域かつ高倍で葉表皮組織を撮像した．植物細胞は大きく，従来は1細胞であっても微細構造の解析が可能な倍率での撮像は困難であったが，近年の固定法改良および技術進歩により，本研究では発芽1日の子葉面積において約8割に相当する領域の細胞を電子顕微鏡画像として取得することができた．広域の電子顕微鏡画像が得られれば，微細構造について，複数の細胞を対象とした統計的解析や，隣接細胞間での細胞内局在の比較解析などを行うことができるため，様々な材料への応用が期待される．
今年度は，発芽1，2，3日の子葉における広域電子顕微鏡画像から，膜構造が明瞭に観察でき，全体が欠損なく固定された細胞を選び，構造7種（細胞膜，核，ミトコンドリア，ペルオキシソーム，色素体，リピッドボディ，液胞）について手動トレースを行った．これにより，構造ごとの細胞占有率，オルガネラ面積，細胞膜からの最短距離を計測し，発芽後の経過日数による変化を解析した．これにより昨年度に観察された，発芽1日の表皮細胞におけるリピッドボディの細胞内分布の偏りについて定量的に示すことができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
昨年度に取得した広域電子顕微鏡画像に対して，細胞内構造の自動抽出を試みたところ，リピッドボディと液胞についての判別は高い精度が得られたものの，領域分割の精度は不十分であった．本研究では発芽後の日数に応じた細胞内構造の変化が見出されており，さらにオルガネラ相互作用が起きている可能性が考えられたため，その検証には細胞内構造の正確な輪郭の取得が求められた．そこで構造7種については手動にてトレースを行った． 1種で500個以上の構造を有する細胞もあり，トレースと解析に時間を要したが，細胞内構造の精密な輪郭を取得し，定量的に計測することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの観察から，発芽1，2日それぞれの試料において，異なる組み合わせのオルガネラの接触が確認された．そこで来年度は，オルガネラ相互作用の存在を検証するため，オルガネラ間の最短距離および接触長の計測を試みる．すでに計測した発芽後の日数による構造ごとの分布情報と合わせて，本研究の最終年度となる来年度は，表皮細胞の形態形成初期における細胞内の変化を明らかにすることを目指す．
また，研究代表者は2023年度より日本女子大学から北里大学に異動するため，実験機器の設置や，植物の栽培環境・種子保存方法などを整備する必要がある．しかし，本研究で解析する広域電子顕微鏡画像は，引き続き日本女子大学が所有するFE-SEMでの撮像を予定しており，研究計画に大幅な変更は生じない．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究代表者が2023年度から研究機関を異動することとなり，実験機器や樹脂包埋済の試料などを輸送するため，2022年度に予定していた観察および解析の一部を次年度以降に行うことにした．計画していた研究内容への変更はないため，来年度分と合わせて使用する予定である．
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