日本名古屋大學(xué)和橫濱市立大學(xué)組成聯(lián)合研究小組，開發(fā)出一種在保持組織結(jié)構(gòu)的同時(shí)，可以以單細(xì)胞分辨率對(duì)植物中分化為葉子和花朵的干細(xì)胞組織的“莖尖分生組織”進(jìn)行三維成像的新型免疫染色方法。

莖尖分生組織是產(chǎn)生葉和花的干細(xì)胞組織，是植物地上部分的起源，莖尖分生組織的發(fā)育經(jīng)歷了從產(chǎn)葉狀態(tài)到產(chǎn)花狀態(tài)的重大轉(zhuǎn)變。由于這對(duì)形成適當(dāng)?shù)闹参矬w至關(guān)重要，因此，從生物學(xué)和農(nóng)業(yè)的角度來(lái)看，了解莖尖分生組織的發(fā)育都很重要。

作為一種以單細(xì)胞分辨率和三維方式觀察莖尖分生組織的方法，過去人們一直使用熒光蛋白GFP等來(lái)觀察轉(zhuǎn)化體。該方法對(duì)于闡明發(fā)育過程中重要的蛋白質(zhì)等分布具有開創(chuàng)性意義，但有時(shí)很難產(chǎn)生轉(zhuǎn)化體，并且很難使用轉(zhuǎn)化體來(lái)可視化蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾。

本研究重點(diǎn)關(guān)注的免疫染色方法被廣泛用作可視化轉(zhuǎn)化體中無(wú)法觀察到的蛋白質(zhì)化學(xué)修飾和細(xì)胞壁等結(jié)構(gòu)的手段。然而，該方法存在喪失維度信息，以及染色無(wú)法深入到組織內(nèi)部等問題。

研究小組開發(fā)了一種可以以單細(xì)胞分辨率和三維方式拍攝莖尖分生組織的免疫染色方法。在開發(fā)過程中，為了使試劑滲透到組織內(nèi)部，研究小組將組織浸泡在高濃度的表面活性劑中，并盡量去除莖尖分生組織以外的其他組織。然后，在三維成像過程中，通過將染色后的莖尖分生組織浸泡在透明試劑中，使光線到達(dá)組織內(nèi)部，從而在表面和內(nèi)部均能夠無(wú)差異地檢測(cè)到熒光。

使用所開發(fā)的免疫染色方法，研究小組闡明了參與基因表達(dá)調(diào)控的組蛋白修飾在空間上的分布。研究發(fā)現(xiàn)，與基因表達(dá)激活相關(guān)的修飾在莖尖分生組織中呈現(xiàn)均勻分布；而與抑制相關(guān)的修飾則呈現(xiàn)出斑塊狀的模式，在莖尖分生組織的每個(gè)細(xì)胞核中染色程度不同，且在干細(xì)胞所在的莖尖分生組織頂端部分積累較少。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在莖尖分生組織開花時(shí)，與抑制相關(guān)的修飾的積累量比在莖尖分生組織生葉時(shí)更多。

通過本方法，研究小組能夠在空間上可視化以往難以觀察的蛋白質(zhì)修飾狀態(tài)。此外，通過將其與使用熒光蛋白觀察轉(zhuǎn)化體相結(jié)合，可以同時(shí)觀察到此前已觀察到的目標(biāo)蛋白質(zhì)以及包括組蛋白修飾在內(nèi)的修飾狀態(tài)，從而全面了解這些修飾在空間上的關(guān)系。

（1）獲取信息