Research Abstract


Statistical organelle dissection of Arabidopsis guard cells using image database LIPS

2012年5月11日 Scientific Reports 2 : 405 doi: 10.1038/srep00405

植物の気孔運動における細胞生物学的現象を総合的に理解するために、我々はさまざまなオルガネラのマーカーを用い、孔辺細胞の顕微鏡画像を取得した。シロイヌナズナ(Arabidopsis)孔辺細胞930対に対するこれらの28,530枚の連続光学切片像は、Live Images of Plant Stomata(LIPS)と名づけた新たな画像データベースとして公開されている。我々は、確率論的マッピングと画像クラスタリング技術を用い、孔辺細胞でのオルガネラの平均的な分布を可視化した。その結果、アクチン繊維と小胞体(ER)が、主に孔辺細胞の背面側と連結部位に局在することがわかった。気孔の開閉状態間の差分画像からは、気孔運動におけるERをはじめとした細胞内構造の分布変化が明らかになった。近傍の表皮細胞に対する白色光照射やフェムト秒レーザー照射によって誘導された気孔開口においても、同様のER分布の変化が起こることが経時観察により確認され、今回用いた画像解析手法により、気孔の開口においてERが移動するという新たな知見が得られた。

桧垣 匠1,2, 朽名 夏麿1, 細川 陽一郎3, 秋田 佳恵1, 海老根 一生4*, 上田 貴志4,5, 近藤 矩朗6 & 馳澤 盛一郎1,2

  1. 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
  2. 独立行政法人科学技術振興機構 (JST)
  3. 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科
  4. 東京大学大学院 理学系研究科生物科学専攻
  5. 戦略的創造研究推進事業 さきがけ(JST-PRESTO)
  6. 中央大学 理工学部 生命科学科
    *現在の所属:国立感染症研究所 寄生動物部
To comprehensively grasp cell biological events in plant stomatal movement, we have captured microscopic images of guard cells with various organelles markers. The 28,530 serial optical sections of 930 pairs of Arabidopsis guard cells have been released as a new image database, named Live Images of Plant Stomata (LIPS). We visualized the average organellar distributions in guard cells using probabilistic mapping and image clustering techniques. The results indicated that actin microfilaments and endoplasmic reticulum (ER) are mainly localized to the dorsal side and connection regions of guard cells. Subtractive images of open and closed stomata showed distribution changes in intracellular structures, including the ER, during stomatal movement. Time-lapse imaging showed that similar ER distribution changes occurred during stomatal opening induced by light irradiation or femtosecond laser shots on neighboring epidermal cells, indicating that our image analysis approach has identified a novel ER relocation in stomatal opening.