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2015 年度 実績報告書

生体顕微マルチスケールマッピング:高圧凍結技法の高度化と広域超微形態解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24687007
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

豊岡 公徳  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (10360596)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード電子顕微鏡 / オルガネラ / マッピング / 電子地図 / 高圧凍結技法
研究実績の概要

バイオイメージングの発展により、組織や細胞におけるオルガネラの動態を容易に観察できるようになった。その一方で、透過電子顕微鏡(TEM)観察がほとんど行われなくなったため、オルガネラの超微形態は不明瞭な状態である。本研究では、モデル植物を用いて、1、試料を瞬時に固定する高圧凍結技法を改良・高度化し、動的オルガネラを含む高解像度で広域のTEM像を撮影し電算機上に再構築する基盤技術と、2、マルチスケール性を維持した高解像度TEM像上の細胞内構造物に位置情報を自動記録する基盤技術を開発し、組織・細胞におけるオルガネラの超微形態と分布、関連情報を閲覧可能なTEM像のマッピングシステムを構築する。そして、これら基盤技術を用いて、3、発生過程と環境刺激前後の細胞とオルガネラの超微形態を明らかにし、分化発生機構を解明する。今年度は3を中心に技術開発を行った。構築した広域TEM像の自動撮影システムを用いて、シロイヌナズナの根端など様々な器官及び植物培養細胞のギガピクセルクラスの広域TEM像を取得した。この広域TEMデータを用いて情報工学の専門家とともに自動認識ソフトウェアの開発し、論文にまとめ国際雑誌に発表した。さらに、タバコ培養細胞の増殖期・定常状態期の広域TEM像を用いて、定常状態期にはミトコンドリアとペルオキシソームの数は減少するがプラスチドの数は減少しないことがわかり、学会発表を行うとともに論文にまとめ国際雑誌に掲載された。また、シロイヌナズナ根端における小胞体から発生するER bodyに焦点をあて解析し、学会発表を行った。さらに、様々な植物組織の広域TEM像を拡大縮小してWebブラウザ上に標示できるウェブサイト”電顕アトラス”を構築し、共同研究者に公開した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cell wall accumulation of fluorescent proteins derived from a trans-Golgi cisternal membrane marker and paramural bodies in interdigitated Arabidopsis leaf epidermal cells2016

    • 著者名/発表者名
      Akita K, Kobayashi M, Sato M, Kutsuna N, Ueda T, Toyooka K, Nagata N, Hasezawa S, Higaki T
    • 雑誌名

      Protoplasma

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00709-016-0955-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Haustorial Hairs Are Specialized Root Hairs That Support Parasitism in the Facultative Parasitic Plant Phtheirospermum japonicum2016

    • 著者名/発表者名
      Cui S, Wakatake T, Hashimoto K, Saucet SB, Toyooka K, Yoshida S, Shirasu K
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 170 ページ: 1492-1503

    • DOI

      10.1104/pp.15.01786

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deficiency of Starch Synthase IIIa and IVb Alters Starch Granule Morphology from Polyhedral to Spherical in Rice Endosperm2016

    • 著者名/発表者名
      Toyosawa Y, Kawagoe Y, Matsushima R, Crofts N, Ogawa M, Fukuda M, Kumamaru T, Okazaki Y, Kusano M, Saito K, Toyooka K, Sato M, Ai Y, Jane JL, Nakamura Y, Fujita N
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 170 ページ: 1255-1270

    • DOI

      10.1104/pp.15.01232

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphological and quantitative changes in mitochondria, plastids, and peroxisomes during the log-to-stationary transition of the growth phase in cultured tobacco BY-2 cells2016

    • 著者名/発表者名
      K. Toyooka, M. Sato, M. Wakazaki, K. Matsuoka
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 11 ページ: e1149669

    • DOI

      10.1080/15592324.2016.1149669

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光-電子相関顕微鏡法: 蛍光タンパク質標識した細胞小器官を走査電子顕微鏡で捉える2016

    • 著者名/発表者名
      豊岡 公徳
    • 雑誌名

      日本植物形態学会誌 Plant Morphology

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] SNAC-As, stress-responsive NAC transcription factors, mediate ABA-inducible leaf senescence2015

    • 著者名/発表者名
      Takasaki H, Maruyama K, Takahashi F, Fujita M, Yoshida T, Nakashima K, Myouga F, Toyooka K, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K
    • 雑誌名

      Plant J.

      巻: 84 ページ: 1114-1123

    • DOI

      10.1111/tpj.13067

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Th17 Cell Induction by Adhesion of Microbes to Intestinal Epithelial Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Atarashi K, Tanoue T, Ando M, Kamada N, Nagano Y, Narushima S, Suda W, Imaoka A, Setoyama H, Nagamori T, Ishikawa E, Shima T, Hara T, Kado S, Jinnohara T, Ohno H, Kondo T, Toyooka K, (11 authors), Umesaki Y, Honda K
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 163 ページ: 367-380

    • DOI

      10.1016/j.cell.2015.08.058

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of growth stages and metabolic profiles in Brachypodium distachyon for comparison of developmental context with Triticeae crops2015

    • 著者名/発表者名
      Onda,Y. Hashimoto,K. Yoshida,T. Sakurai,T. Sawada,Y. Hirai,Y.M. Toyooka,K. Mochida,K. and Shinozaki,K
    • 雑誌名

      Proceedings of the Royal Society B

      巻: 282 ページ: 20150964

    • DOI

      10.1098/rspb.2015.0964

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Semi-automatic organelle detection on transmission electroln microscopic images2015

    • 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 ページ: 7794

    • DOI

      10.1038/srep07794

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RECG Maintains Plastid and Mitochondrial Genome Stability by Suppressing Extensive Recombination between Short Dispersed Repeats2015

    • 著者名/発表者名
      Odahara, M., Masuda, Y., Sato,M., Wakazaki, M., Harada,C., Toyooka,K., Sekine,Y
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 11 ページ: e1005080

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1005080

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高圧凍結技法を用いた細胞内小胞輸送経路の解明2015

    • 著者名/発表者名
      豊岡 公徳
    • 雑誌名

      医生電顕技術誌

      巻: 28 ページ: 62-63

  • [学会発表] 小胞体から液胞への KDELタンパク 質の大量輸送に ER ボディが関与する ~ギガピクセル TEM 像を用いて~2016

    • 著者名/発表者名
      橋本恵,成川苗子,若崎眞由美,佐藤 繭子,永田典子,岡本龍史,豊岡公徳
    • 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
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-20
  • [学会発表] 光顕と電顕で植物の成長を担うタンパク質の輸送・分解機構を明らかにする2015

    • 著者名/発表者名
      豊岡公徳
    • 学会等名
      日本女子大バイオイメージングセンターシンポジウム2015
    • 発表場所
      日本女子大目白キャンパス
    • 年月日
      2015-12-05
    • 招待講演
  • [学会発表] The ER body in the lateral root cap is involved in mass transport of (K/H)DEL proteins to the vacuole: Using Gigapixel TEM images2015

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Toyooka, Kei Hashimoto, Naeko Narikawa, Mayumi Wakazaki, Mayuko Sato, Noriko Nagata, Takashi Okamoto
    • 学会等名
      The 2nd EastAsia Microscopy Conference (EAMC2)
    • 発表場所
      Himeji
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrastructural analysis of the ER bodies in the Arabidopsis root tip cells: Using Gigapixel images2015

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Toyooka, Kei Hashimoto, Naeko Narikawa, Mayumi Wakazaki, Mayuko Sato, Noriko Nagata, Takashi Okamoto
    • 学会等名
      International microscopy workshop on plant sciences 2015
    • 発表場所
      Himeji
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光-電子相関顕微鏡法:蛍光タンパク質標識した細胞小器官を走査電子顕微鏡で捉える2015

    • 著者名/発表者名
      豊岡公徳
    • 学会等名
      日本植物学会 第 79回大会
    • 発表場所
      新潟朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-05 – 2015-09-07
  • [学会発表] 電顕アトラスの構築と活用2015

    • 著者名/発表者名
      豊岡公徳,佐藤繭子,若崎眞由美, 橋本恵, 小林恵, 澤木史江, 朽名夏麿,永田典子
    • 学会等名
      日本植物形態学会第 27 回総会・大会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-09-05
  • [学会発表] Construction of an Arabidopsis electron microscopy atlas2015

    • 著者名/発表者名
      TOYOOKA Kiminori, SATO Mayuko, WAKAZAKI Mayumi, HASHIMOTO Kei, KOBAYASHI Megumi, SAWAKI Fumie, KUTSUNA Natsumaro, NAGATA Noriko
    • 学会等名
      The 26th InternatIonal Conference on Arabidopsis Research
    • 発表場所
      Paris
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-09
    • 国際学会
  • [学会発表] 理研CSRSにおける電子顕微鏡施設の管理と運営2015

    • 著者名/発表者名
      豊岡公徳
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第71回学術講演会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 年月日
      2015-05-12 – 2015-05-15
  • [備考] 理化学研究所 環境資源科学研究センター 技術基盤部門 質量分析・顕微鏡解析ユニット 顕微鏡解析室

    • URL

      http://bioem.riken.jp

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公開日: 2017-01-06  

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