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2014 年度 実施状況報告書

In vivoライブイメージングと遺伝学の融合による植物受精機構の動的理解

研究課題

研究課題/領域番号 26840104
研究機関名古屋大学

研究代表者

水多 陽子  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (70645142)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードin vivoライブイメージング / 二光子励起顕微鏡 / 植物生殖 / 花粉管ガイダンス / シロイヌナズナ
研究実績の概要

植物の生殖過程はめしべの奥深くで展開される現象であり、in vitroでの解析が中心であった。しかし、in vitroの解析では、花粉管どうしの競争や、多精拒否の仕組みなど、受精過程の多くを解析することができず、雄と雌の相互作用のメカニズムは明らかとなっていない。本研究では、二光子顕微鏡を用いてめしべ深部を長時間生きたままin vivoイメージングし、雄と雌の相互作用のメカニズムを明らかにすることを目指した。
本年度は、まず、二光子顕微鏡を用いた長時間in vivoライブイメージング法の確立、およびシロイヌナズナの各細胞マーカーラインの整備をおこなった。観察条件や培養温度などを検討し、最大28時間連続でめしべ内を観察することに成功した。次に、様々な蛍光タンパク質で可視化した花粉管をめしべに受粉し、その挙動を生きたまま観察した。その結果、伝達組織内における花粉管の伸長速度は1~2μm/minと、in vitroで観察される値に類似しており、花粉管どうしにあまり差が見られないことが分かった。
次に、花粉管が胚珠へと誘引される花粉管ガイダンスについても観察をおこなった。異なる3色の蛍光タンパク質で可視化した花粉を混合し、各組織を可視化しためしべに受粉して観察することで、個々の花粉管の挙動をめしべ内で生きたままトレースすることに成功した。その結果、花粉管がめしべ内の伝達組織を伸長し、その後、隔壁表皮に這い出して珠柄をのぼり、胚珠へと向かう様子が観察された。複数の観察結果から、胚珠へと誘引された花粉管と誘引されなかった花粉管の特徴を比較することで、花粉管ガイダンスにおける新たな機構が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究計画通り、in vivoライブイメージング法を確立し、花粉管の挙動を30時間近く生きためしべ内で解析することが可能となったため。また、花粉管ガイダンスについて新たな知見も得られたため。

今後の研究の推進方策

当初の研究計画通り、本研究で確立されたin vivoイメージング法により、生殖に異常を示す雌雄変異体の生殖過程を観察する。花粉管の挙動を野生型と比較することで、花粉管の挙動に影響を与える組織および遺伝子について調査する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Two-photon imaging with longer wavelength excitation in intact Arabidopsis tissues2015

    • 著者名/発表者名
      Yoko Mizuta, Daisuke Kurihara, Tetsuya Higashiyama
    • 雑誌名

      Protoplasma

      巻: 252 ページ: 1231-1240

    • DOI

      10.1007/s00709-014-0754-5

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Antisense gene inhibition by phosphorothioate antisense oligonucleotide in Arabidopsis pollen tubes2014

    • 著者名/発表者名
      Yoko Mizuta and Tetsuya Higashiyama
    • 雑誌名

      Plant J

      巻: 78 ページ: 516-526

    • DOI

      doi: 10.1111/tpj.12461

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2光子励起顕微鏡を用いた生体深部イメージングと光顕微操作2014

    • 著者名/発表者名
      水多陽子,栗原大輔
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 49 ページ: 96-103

  • [雑誌論文] 2光子顕微鏡による植物深部のin vivoイメージング2014

    • 著者名/発表者名
      水多陽子,栗原大輔,東山哲也
    • 雑誌名

      Plant Morphology

      巻: 26 ページ: 25-30

  • [学会発表] Two-photon imaging of pollen tube guidance in the Arabidopsis pistil2015

    • 著者名/発表者名
      Yoko Mizuta
    • 学会等名
      The 1809th Biological Symposium
    • 発表場所
      National Institute of Genetics, Mishima, Shizuoka
    • 年月日
      2015-02-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 2光子顕微鏡を用いた花粉管ガイダンスのin vivoライブイメージング2014

    • 著者名/発表者名
      水多陽子,栗原大輔,東山哲也
    • 学会等名
      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] 生体深部イメージングによる花粉管ガイダンスの「形」と「通り道」の解析2014

    • 著者名/発表者名
      水多陽子,栗原大輔,東山哲也
    • 学会等名
      日本植物形態学会
    • 発表場所
      明治大学生田キャンパス
    • 年月日
      2014-09-11
  • [学会発表] Deep imaging of pollen tube guidance by two-photon microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Yoko Mizuta
    • 学会等名
      International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-10
  • [学会発表] Two-photon imaging of pollen tube growth and guidance in the pistil2014

    • 著者名/発表者名
      Yoko Mizuta, Daisuke Kurihara and Tetsuya Higashiyama
    • 学会等名
      ICSPR2014
    • 発表場所
      Hotel Tiara Park Atlantic Porto, Porto, Portugal
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-20
  • [備考] 名古屋大学大学院理学研究科ERATO東山ライブホロニクスプロジェクト

    • URL

      http://www.liveholonics.com/member/cat48/post_1.html

  • [備考] 発表論文に関するプレスリリース

    • URL

      http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140225-2/index.html

  • [備考] 科学技術の美パネル展出展

    • URL

      http://scienceportal.jst.go.jp/scienceweek/scienceweek06.html

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公開日: 2016-06-01  

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