針葉樹仮道管における細胞骨格の立体的配置

针叶管胞细胞骨架的三维排列

基本信息

批准号：
07760156
负责人：
船田良
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞壁に堆積するセルロースミクロフィブリル(MF)の配向は、細胞の伸長や拡大の方向を決定するため、植物の形態形成に重要な因子である。MFの配向制御に関しては、細胞骨格である表層微小管の配向とMFの配向が一致することが多くの植物で報告されており、表層微小管がMFの堆積方向を制御するという仮説が提唱されている。しかしながら、仮道管や木繊維細胞壁の様に、MFがらせん状に配向する構造をもつ細胞壁において、表層微小管もMF同様にらせん構造を保ちながら動的に変化し、両者の配向が常に一致するかどうかについては疑問が呈されている。そこで本研究では、分化中仮道管の表層微小管を免疫蛍光抗体により染色し、共焦点レーザ顕微鏡を用いて表層微小管の配向変化を観察した。本研究の結果、表層微小管は分化に伴い連続的に配向変化することが明らかにされた。一次壁形成段階においては、表層微小管はランダムに配列した。主配向は一次壁形成初期段階では細胞軸に対して平行であり、細胞の拡大が進むにつれて細胞軸に対して垂直方向に変化した。その後、二次壁形成段階では整然と配列した表層微小管が観察され、配向は緩傾斜なSらせんから急傾斜のZらせんに変化し、さらに分化が進むにつれてSらせんへと変化した。これらの配向変化は、電子顕微鏡で観察した堆積中MFの配向と一致した。また、表層微小管の立体的配置を三次元画像の構築により検討し、表層微小管が細胞内でらせん構造を有することが明らかとなった。これらの結果は、MFの配向がらせん構造をもつ細胞壁においても表層微小管がMFの配向を制御していることを示唆している。また、表層微小管は分化中仮道管において常に観察されたことから、完全な脱重合を伴わずに配向を変化することが示唆された。

沉积在植物细胞壁上的纤维素微纤维（MF）的方向是植物形态发生的重要因素，因为它决定了细胞伸长和扩张的方向。关于MF方向的控制，据报道，在许多植物中，作为细胞骨架的表面微管的方向与MF的方向一致，并且提出了表面微管控制MF沉积方向的假说。。然而，在具有MF呈螺旋状取向的结构的细胞壁中，例如管胞和木纤维细胞壁，表面微管在保持像MF一样的螺旋结构的同时也会动态变化，并且它们的取向总是一致的。是否会。因此，在本研究中，我们用免疫荧光抗体对分化的管胞的浅层微管进行染色，并使用共聚焦激光显微镜观察浅层微管方向的变化。这项研究的结果表明，表面微管的方向随着它们的分化而不断变化。在初生壁形成阶段，表面微管随机排列。在初生壁形成的早期阶段，主要方向平行于细胞轴，并随着细胞膨胀而变为垂直于细胞轴。此后，在次生壁形成阶段，观察到有序的表面微管，并且随着分化的进行，方向从平缓倾斜的S螺旋变为陡峭倾斜的Z螺旋，然后变为S螺旋。这些方向变化与电子显微镜观察到的沉积过程中 MF 的方向一致。此外，通过构建三维图像研究了表面微管的三维排列，结果表明表面微管在细胞内具有螺旋结构。这些结果表明，即使在具有螺旋 MF 方向的细胞壁中，表面微管也控制着 MF 的方向。此外，在分化过程中始终在管胞中观察到表面微管，这表明它们的方向发生变化而没有完全解聚。