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摘要：研究小组开发了一种可以以单细胞分辨率和三维方式拍摄茎尖分生组织的免疫染色方法，阐明了参与基因表达调控的组蛋白修饰在空间上的分布。

关键词：免疫染色、茎尖分生组织、可视化、植物干细胞、单细胞分辨率

日本名古屋大学和横滨市立大学组成联合研究小组，开发出一种在保持组织结构的同时，可以以单细胞分辨率对植物中分化为叶子和花朵的干细胞组织的“茎尖分生组织”进行三维成像的新型免疫染色方法。

茎尖分生组织是产生叶和花的干细胞组织，是植物地上部分的起源，茎尖分生组织的发育经历了从产叶状态到产花状态的重大转变。由于这对形成适当的植物体至关重要，因此，从生物学和农业的角度来看，了解茎尖分生组织的发育都很重要。

作为一种以单细胞分辨率和三维方式观察茎尖分生组织的方法，过去人们一直使用荧光蛋白GFP等来观察转化体。该方法对于阐明发育过程中重要的蛋白质等分布具有开创性意义，但有时很难产生转化体，并且很难使用转化体来可视化蛋白质的化学修饰。

本研究重点关注的免疫染色方法被广泛用作可视化转化体中无法观察到的蛋白质化学修饰和细胞壁等结构的手段。然而，该方法存在丧失维度信息，以及染色无法深入到组织内部等问题。

研究小组开发了一种可以以单细胞分辨率和三维方式拍摄茎尖分生组织的免疫染色方法。在开发过程中，为了使试剂渗透到组织内部，研究小组将组织浸泡在高浓度的表面活性剂中，并尽量去除茎尖分生组织以外的其他组织。然后，在三维成像过程中，通过将染色后的茎尖分生组织浸泡在透明试剂中，使光线到达组织内部，从而在表面和内部均能够无差异地检测到荧光。

使用所开发的免疫染色方法，研究小组阐明了参与基因表达调控的组蛋白修饰在空间上的分布。研究发现，与基因表达激活相关的修饰在茎尖分生组织中呈现均匀分布；而与抑制相关的修饰则呈现出斑块状的模式，在茎尖分生组织的每个细胞核中染色程度不同，且在干细胞所在的茎尖分生组织顶端部分积累较少。此外，研究还发现，在茎尖分生组织开花时，与抑制相关的修饰的积累量比在茎尖分生组织生叶时更多。

通过本方法，研究小组能够在空间上可视化以往难以观察的蛋白质修饰状态。此外，通过将其与使用荧光蛋白观察转化体相结合，可以同时观察到此前已观察到的目标蛋白质以及包括组蛋白修饰在内的修饰状态，从而全面了解这些修饰在空间上的关系。

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利用三维成像实现植物干细胞的可视化