PLANT MORPHOLOGY
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27 巻, 1 号
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表紙
特集　細胞の機能を3Dイメージングで観る
  • 特集「細胞の機能を3Dイメージングで観る」　- はじめに -
    鮫島 正純, 大隅 正子
    2015 年 27 巻 1 号 p. 1-2
    発行日: 2015年
    公開日: 2016/04/06
    DOIhttps://doi.org/10.5685/plmorphol.27.1
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    3Dイメージングの発展により，細胞や組織の微細形態のみならず，その機能を“観る”ことができるようになってきた．この特集では，従来から活用されてきた連続超薄切片法，走査電子顕微鏡（SEM）内で試料表面を超薄切することにより露出した表面を連続して観察する方法であるSerial block-face scanning electron microscopy （SBF-SEM）とFocused ion beam scanning electron microscopy （FIB-SEM），トモグラフィー法としてX線マイクロCT，および光学顕微鏡として2光子顕微鏡を取り上げた．これらの技法により得られた3D像による研究成果を通じて，古典的な連続超薄切片法の効用を再認識するとともに，最新の3D技術の有効性を紹介する．なお本特集は，植物形態学会および認定特定非営利活動法人綜合画像研究支援（IIRS）の共催のもと，2014年9月12日に公益社団法人日本植物学会第78回大会で開催された同名のシンポジウム発表をまとめたものである．
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  • 藻類バイオと電顕3D
    大田 修平, 河野 重行
    2015 年 27 巻 1 号 p. 3-7
    発行日: 2015年
    公開日: 2016/04/06
    DOIhttps://doi.org/10.5685/plmorphol.27.3
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    電子付録
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    透過型電子顕微鏡法（TEM）は，切片厚さ約80 nmで観察するため，高い分解能で細胞内微細構造を観察できるが，TEMの特性上2次元情報しか得られない．TEMデータによる3次元像を得るためには立体構築技術（電顕3D法）が必要となる．電顕3Dには大きく分けると，コンピュータートモグラフィー法（CT法）と超薄連続切片法がある．本稿で紹介する連続切片法は，高い技量と時間を要するが，大きな細胞でも細胞1個全てを丸ごと立体再構築することが可能である．例えば，ヘマトコッカス藻（Haematococcus pluvialis）は直径約30 µmと緑藻類の中で比較的大きい球状細胞をもつ微細藻類であり，シスト化すると抗酸化物質であるアスタキサンチンを蓄積する．本藻がシスト化するとアスタキサンチンを蓄積することはよく知られていたが，その蓄積前後での微細構造の変化についてはこれまでよくわかっていなかった．本研究ではアスタキサンチンを蓄積する前後の細胞から，1枚80 nm，約370枚もの超薄連続切片を作成し，1枚1枚を電子顕微鏡観察し，TEMの高解像度を保持したまま3D画像に再構築した．光ストレスを受けた細胞は微細構造が劇的に変化し，アスタキサンチンを含むオイルの体積は0.2%から約52%まで増加するが，細胞体積の約42%を占めていた葉緑体は9.7%にまで減少することがわかった．本稿では藻類バイオ研究の中で電顕3Dの有効性や技術的な面について，ヘマトコッカス藻を用いた研究例をもとに紹介したい．
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  • Serial Block-Face SEM（SBF-SEM）による細胞小器官の3次元形態観察
    宮崎 直幸, 村田 和義
    2015 年 27 巻 1 号 p. 9-13
    発行日: 2015年
    公開日: 2016/04/06
    DOIhttps://doi.org/10.5685/plmorphol.27.9
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    SBF-SEMは，細胞全体や組織のようなバルク試料の構造を数十nm以上の分解能で解析することができる最先端の3次元電子顕微鏡法である．その方法は，樹脂包埋した試料の表面をSEM内部に組み込まれたウルトラミクロトームで薄切し，その新しく露出した表面をSEMでイメージングする．この切削とイメージングを自動で繰り返すことにより，試料の連続断層像を取得する．そして，それらを位置合わせした連続断層像から試料の3次元構造を再構成する．本稿では，このSBF-SEMの原理と特徴，そして最近のいくつかの応用研究例を紹介する．その一例として，我々はCdc48p/p97が関与するミトコンドリアの形態制御機構をSBF-SEMを用いて解析した．このCdc48pは，生物に高度に保存された細胞質AAA型シャペロンであり，ミトコンドリアの形態制御を含むさまざまな細胞内プロセスに関与することが分かっている．そして，この解析から，SBF-SEMが細胞全体を通した細胞小器官や細胞内構造の定量的な形態解析に有用であることが示された．
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  • Ultrastructure of the cellulolytic fungus Trichoderma reesei
    Shida Yosuke, Morikawa Akinari, Tamochi Ryoichiro, Nango Nobuhito, Oka ...
    2015 年 27 巻 1 号 p. 15-20
    発行日: 2015年
    公開日: 2016/04/06
    DOIhttps://doi.org/10.5685/plmorphol.27.15
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    The cellulolytic fungus Trichoderma reesei is a potent cellulase producer and, therefore, cellulase hyper-producing mutants have been developed. However, morphological feature has still remained to be analyzed for understanding phenotypic change of T. reesei mutants. In this review, we show an electron microscopic observation of T. reesei to obtain new insights of morphological phenotypes of T. reesei mutants. We also successfully reconstructed the three dimensional structure of T. reesei hypha by using focused ion beam SEM technique.
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  • Three-dimensional imaging of plant tissues using X-ray micro-computed tomography
    Karahara Ichirou, Yamauchi Daisuke, Uesugi Kentaro, Mineyuki Yoshinobu
    2015 年 27 巻 1 号 p. 21-26
    発行日: 2015年
    公開日: 2016/04/06
    DOIhttps://doi.org/10.5685/plmorphol.27.21
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    A clinical X-ray CT scanner is an instrument that is used to observe our bodies non-invasively, using the distribution of the linear absorption coefficient. However, X-ray irradiation energy and its spatial resolution are not suitable for the visualization of small objects. Further development and optimization of measurement techniques have led to the development of an X-ray micro-CT scanner for the visualization of small specimens with diameters of a few mm. A technique called refraction-contrast imaging was developed to facilitate the visualization of soft tissue structures, and has become more widely used over time. In this review, the history of X-ray imaging is briefly recounted, and the applicability of these techniques to plant biological research is summarized. In addition, we introduce the authors' works related to these techniques.
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  • 2光子スピニングディスク共焦点顕微鏡による3Ｄライブイメージング
    村田 隆, 大友 康平, 日比 輝正, 中山 博史, 根本 知己, 長谷部 光泰
    2015 年 27 巻 1 号 p. 27-32
    発行日: 2015年
    公開日: 2016/04/06
    DOIhttps://doi.org/10.5685/plmorphol.27.27
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    生きている組織や細胞の立体情報を取得し，その内部構造の動態を解析することが可能なら，平面のみで解析する場合に比べて非常に多くの情報が得られる．2光子励起とスピニングディスク共焦点顕微鏡を組み合わせた2光子スピニングディスク共焦点顕微鏡は，高速かつ高解像度で生きている組織や細胞の光学切片像を取得して立体再構築を行うことに適している．この顕微鏡を用いることにより根端分裂組織内部の微小管動態など，組織内の細胞で微細構造の動態が明らかになると期待される．
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学会賞受賞者ミニレビュー
日本植物形態学会第26回大会（神奈川）ポスター発表要旨
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