由日本理化学研究所环境资源科学研究中心技术基础部门质量分析与显微镜分析单元高级技师丰冈公德、二级技术员后藤友美、单元负责人平井优美等人组成的研究团队，运用最先进的电子显微镜技术，发现在拟南芥的侧根冠处，从内质网（ER）分化并膨胀的ER body（细胞器）将硫代葡萄糖苷的水解酶(β-葡萄糖苷酶)直接从内质网输送到了液泡，而不经过高尔基体。
图1 拟南芥根端ER body（细胞器）的形态与分布（供图：理化学研究所）
A 利用高分辨率广域电子显微镜摄像技术，发现在拟南芥根端存在大量ER body。
B 利用连续截面扫描电子显微镜分析法重建的ER body三维图像。具有如同香肠般的结构。
C 根端的纵切面（左）和横截面（右）的高分辨率广域电子显微镜图像。对ER body样结构用绿点标记，研究其分布情况，发现仅在侧根冠组织中大量存在。在侧根冠组织的中层细胞中，发现ER body与液泡高频接触（粉色点）。
此前的研究表明，在拟南芥叶片中，当液泡因虫害等原因被破坏时，ER body内的β-葡萄糖苷酶和液泡内的硫代葡萄糖苷就会混合，释放出避免病虫害的物质，但其根端的生理机制一直没有明确。
研究团队首先使用十字花科拟南芥的芽，拍摄了用高压冻结技术制备的根端整体高分辨率广域电子显微镜图像，发现在被称为侧根冠的区域存在很多2-4μm的ER body。为了研究ER body的形态和功能，利用连续截面扫描电子显微镜分析法（连续截面SEM法）进行了三维分析，发现ER body具有类似于细长香肠的结构。研究团队还对根端整体横截面及纵切面高分辨率广域电子显微镜图像中的ER body进行标记，发现ER body仅存在于侧根冠上，且与液泡高频接触。
此外，PYK10（一种β-葡萄糖苷酶）是ER body所含的主要酶，具有内质网滞留信号。研究团队使用叶片中以红色荧光蛋白标记了PYK10的性状转换拟南芥，结合高压冻结技术和光-电联用显微镜法（CLEM法）对其根端进行了分析。结果表明，PYK10的红色荧光蛋白存在于侧根冠内层和中层细胞的ER body中；从侧根冠中层到最外层细胞，ER body和液泡高频接触，并向液泡内突出。由于PYK10不位于高尔基体或其它细胞器中，因此可知侧根冠的ER body不经由高尔基体，直接将PYK10从内质网输送到液泡。
丰冈高级技师表示：“为了用电子显微镜捕捉含有荧光标记酶的ER body，我们在维持荧光蛋白的荧光的同时，用高时间分辨率进行CLEM摄像，这花费了不少功夫。今后，我们将通过ER body与液泡的融合，详细研究液泡破裂的机制，同时阐明根的形态形成、根圈与土壤微生物的关系等问题。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Plant & Cell Physiology
论文：Endoplasmic Reticulum Bodies in the Lateral Root Cap are Involved in the Direct Transport of Beta-Glucosidase to Vacuoles
DOI：10.1093/pcp/pcac177
