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本研究では、380ppmおよび1000ppmCO_2条件下におけるシロイヌナズナ葉の原表皮細胞を主な研究対象とし、気孔発生位置に関わるPPB形成過程および微小管動態に関する可視化解析を実施した。また、得られた微小管動態パラメタを微小管シミュレーターに組込むことで、高CO_2条件下でのPPB形成を再現し、気孔発生の空間制御に関わる微小管動態を観察した。
まず、微小管全体を標識するGFP-tubulinおよび微小管プラス端を標識するGFP-EB1を用いて微小管動態の可視化条件を検討した。両者の発現株において野生株と同様に高CO_2により気孔発生の空間配置が乱れるか否かを、最近傍に位置する気孔間の距離計測により確認するとともに、秒オーダーで時々刻々と変化する微小管動態を効率よく追跡するため、高速かつ高精度に観察できるスピニングディスク式共焦点レーザー顕微鏡を用いて、重合/脱重合速度および頻度を評価するのに最適な撮像条件を探索した。条件が整ったところで380ppmおよび1000ppmCO_2条件下でのシロイヌナズナ葉の原表皮細胞において統計解析に十分な例数の微小管動態の動画像を撮像し、独自の画像解析ソフトウェアを用いて微小管動態、およびPPBの分布と配向の変化を定量評価した。さらに、得られた微小管動態のデータを微小管シミュレーターに組込み、計算機上で表層微小管構造の時間発展を再現し、この結果を実際の細胞で観察された微小管構造と比較検討し、表層微小管およびPPBに対する微小管動態の影響を評価した。一連の解析から、高CO_2条件における気孔発生の空間配置における微小管動態の役割について検討した。
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