X線マイクロCT法を活用したイネ鱗被の形態と穎花の開閉メカニズムの解明

使用 X 射线显微 CT 阐明水稻浆片的形态和小穗的打开/关闭机制

• 批准号: 22K19175
• 负责人: 大井 崇生
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19175/
• 关键词: イネ; CTスキャン; 3D形態解析; 開花; 閉花; 植物ホルモン

イネ穎花の開花を司る微小な花器官である鱗被の立体像を、非破壊・迅速・簡便な三次元解析が可能なX線マイクロCT(コンピュータ断層撮影)法を用いて解析し、籾の開閉という動的な現象を捉え、その作用機序を明らかにすることを目指す。本年度では、通常の開閉特性を示す標準品種である‘日本晴’に加え、「開かない」という形質を示す植物ホルモン関連遺伝子変異体も供試し、それらのイネから開花の前後の複数の時点で穎花を採取し、電子顕微鏡観察用の試料作製法に準じて固定・脱水・臨界点乾燥を施し、X線マイクロCTによる鱗被の高解像度3D組織解析用のスキャン撮影を実施した。これにより、鱗被の組織形状および構成する細胞のサイズなどを定量比較することが可能な3Dデータが得られ、現在解析を進めている。また、試料に前処理を施さず、穂を生け花状に差してX線CT装置内で生きた状態のまま経時スキャンするライブイメージング観察系のための条件検討を行い、最短1分で穎花の3Dデータを得ることに成功した。この方法では分解能としては高くないため細胞レベルの観察は不可能だったが、鱗被の組織形状を捉えることは十分にできており、今後の解析のブレイクスルーとなると期待される。その他、穎花の一部を切除し、実体顕微鏡を用いて鱗被の形状変化をリアルタイムで撮影する装置系も確立し、穎花の開閉と鱗被の膨張縮小との関連の再確認も行った。得られたデータの一部は3Dプリンタに出力し、研究者の間でも認知度の低い鱗被について知ってもらうためのアウトリーチ素材として学会発表やオープンキャンパスの場で活用した。

The three-dimensional analysis of the flowering and flowering organs of spikelets is possible by X-ray CT(computer tomography) method. The phenomenon of opening and closing of spikelets is detected and the mechanism of action is indicated. This year, the opening and closing characteristics of the standard varieties are shown in Japanese fine weather, open weather, and shape. The related genes of plants are different. The test samples are collected at multiple times before and after flowering. The preparation method of the samples for electron microscope observation is accurate. Fixation, dehydration, critical point drying are applied. X-ray CT scanning for high-resolution 3D tissue analysis The tissue shape and composition of the skin and skin are quantitatively compared, and the 3D analysis is possible. Before the test, the flower shape difference was produced. The condition of the test system was discussed. The shortest time was 1 minute. This method can be used to analyze the tissue shape of the skin, and the future analysis can be expected. A device for detecting the shape and size of a flower by removing a part of the flower and using a microscope is used to reconfirm the relationship between the opening and closing of the flower and the expansion and contraction of the flower. Part of the 3D project is the effort of the researchers, and the low level of recognition is the knowledge of the project, the material and the development of the project.

项目成果

日本植物形態学会奨励賞受賞講演：植物の組織・細胞における内部微細構造の三次元解析.

日本植物形态学会鼓励奖讲座：植物组织和细胞内部微结构的三维分析。

• 发表时间: 2022
• 作者: 31.Nashiki Akito;Matsuo Hiroki;Fauziatul Fitriyah;Takano Kota;Isobe Sachiko;Shirasawa Kenta;Yoshioka Yosuke;大井崇生
• 通讯作者: 大井崇生

X線マイクロCTを用いたイネの開花前後の鱗被の形態解析.

利用 X 射线显微 CT 对水稻开花前后的浆片进行形态分析。

• 发表时间: 2022
• 作者: 安藤詩織;河合恭甫;上口(田中)美弥子;大井崇生
• 通讯作者: 大井崇生