ER body

シロイヌナズナ側部根冠ERボディの解析

植物の根端は、根冠や側部根冠に覆われています。これらの組織は、根が土壌中を伸長する際に、硬い鉱物や微生物などの外的要因から根端分裂組織を保護する重要な役割を担っています。

私たちは、シロイヌナズナ芽生えの根端全体を広域電子顕微鏡観察し、側部根冠領域に小胞体が膨らんだ紡錘形の構造体が恒常的に存在することを見出しました。この構造体は「ERボディ」と呼ばれ、小胞体に由来する植物特有のオルガネラです。私たちは、この側部根冠ERボディの形態と機能を、電子顕微鏡解析、連続断面SEM、蛍光イメージング、CLEM、高圧凍結技法、免疫電顕を組み合わせて解析しました。

連続断面走査電子顕微鏡法による根端3次元解析では、側部根冠細胞内に多数の紡錘形ERボディ様構造体が存在することが確認されました。さらに、小胞体残留シグナルを持つGFPを発現する形質転換シロイヌナズナ（GFPh株）の根端を蛍光観察したところ、側部根冠領域に多数のドット状蛍光が観察されました。光-電子相関顕微鏡解析法（CLEM）により、これらの蛍光ドットがERボディに対応することを明らかにしました。

高圧凍結技法を用いた電子顕微鏡観察では、ERボディと液胞が融合している像が多数観察されました。また、抗GFP抗体を用いたGFPh株の免疫電顕解析では、ERボディと融合した液胞内にGFPが局在することが確認されました。これらの結果から、側部根冠ERボディは、小胞体から液胞への物質輸送に関与していると考えられました。

葉のERボディに含まれる主要酵素として、小胞体残留シグナルを持つβ-グルコシダーゼPYK10が知られています。私たちは、PYK10に赤色蛍光タンパク質TagRFPを融合した形質転換シロイヌナズナを用い、高圧凍結技法とCLEMを組み合わせて根端を解析しました。その結果、PYK10-TagRFPは側部根冠の内層および中層細胞のERボディに局在し、側部根冠の中層から最外層の細胞にかけて、ERボディと液胞が高頻度で接触していることがわかりました。さらに、PYK10-TagRFPが液胞内へ流入していることも確認されました。

PYK10はゴルジ体やその他の細胞小器官には局在しないことから、側部根冠ERボディは、PYK10を小胞体からゴルジ体を経由せずに液胞へ直接輸送する構造体であることが明らかになりました。