微光束照射による光形態形成反応の解析

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植物の光形態形成反応を理解するには、組織/器官間の情報伝達を視野に入れた研究が必要である。このためには部分照射実験が有効であるが、広く実験に用いられるシロイヌナズナ芽生えは小型のためこのような実験に適さない。そこで本研究では、光ファイバーを用いてシロイヌナズナの特定の部分に単色光を照射し、CCDカメラを用いてその応答を観察する装置を新たに開発した。暗箱内に光ガイド用のアクリル・ファイバーを装着した市販LED(青色光、赤色光、近赤外光)を設置した。観察に関しては、材料の位置決めを高精度で行うため、X-Y-Z軸可動台を購入し植物をその上に設置して観察した。観察は800nm以上の波長の光にも感度を示すCCDカメラを2台、X軸方向(左右)とY軸方向(前後)に設置し行った。CCDカメラには接写用のレンズを取り付け、ほぼ10mm四方が観察できるようにした。暗黒下での観察光源には800nm光を発するLEDを用いた。カメラの像は暗箱の外に設置したパソコンに取り込み解析を行った。まず、本装置を用いて、緑藻類であるクラミドモナスのフォトトロピン遺伝子を導入したシロイヌナズナ変異体の光屈性を調べた。青色LED光で横側から照射した芽生えの形態変化を本装置で観察したところ、ホストとして用いた変異体では光屈性がみられないのに対して、クラミドモナス・フォトトロピン遺伝子導入植物では、野生株の半分程度の光屈性が見られ、クラミドモナスのフォトトロピンが、系統的には大きく離れた高等植物でも部分的に機能することが分かった。また、レポーター遺伝子の発現が遠赤色光によって誘導されるプロモーター・トラップ系統について、本装置を用いて遠赤色光による部分照射を行い、胚軸下部の遺伝子発現が子葉のフィトクロムにより制御されることを示した。