細胞の形に残る「分裂の記憶」を読み解く ―植物組織の細胞壁染色から、直近の細胞分裂を高精度に推測する手法―

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2026-10-16 東京大学

東京大学、京都大学、立教大学の研究グループは、植物細胞の形に残る特徴から、直近に起きた細胞分裂を高精度に推定する手法を開発した。植物は細胞の位置が移動しないため、分裂の位置や方向が葉や茎などの器官の形を決める重要な要因となる。しかし、従来は分裂の過程を捉えるために、顕微鏡による長時間のライブイメージングが必要だった。研究チームは、シロイヌナズナの細胞分裂を撮影した動画を正解データとして、隣接する7,573組の細胞について49種類の形状特徴を解析した。その結果、分裂によって生じた娘細胞が共有する細胞壁の両端の「接合角度」が、分裂履歴を推定する有効な指標であることを突き止めた。平均接合角度145度以上を基準にすると、1,114組の細胞を適合率94.1%、再現率92.5%で識別できた。さらに、茎頂分裂組織でも高い精度を確認し、異なる植物種への応用可能性も示した。公開された解析ソフトウェアにより、静止画像から細胞分裂の方向や空間分布を大量に解析でき、植物の形づくりや発生メカニズムの研究を効率化すると期待される。

細胞の形に残る「分裂の記憶」を読み解く ―植物組織の細胞壁染色から、直近の細胞分裂を高精度に推測する手法―
細胞の形から直近の細胞分裂を推測する

<関連情報>

細胞の形状から細胞分裂を推測する Inferring cell division from cell shape

Zining Wang, Yujie Zhao, Hokuto Nakayama, Gorou Horiguchi, Yasuhiro Inoue, Atsushi Mochizuki, Hirokazu Tsukaya
The Plant Cell  Published:15 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koag279

Abstract

Cell division patterns shape developing organs, but their systematic analysis remains limited by the technical difficulty of existing detection methods. Here, we present a practical method for inferring recent daughter-cell pairs from static cell shapes. Although cell divisions have long been inferred by expert judgment, the accuracy of this approach has rarely been quantified. Using live imaging of Arabidopsis leaf primordia, we evaluated 49 features from 7,573 neighboring cell pairs, including 1,114 direct daughter pairs and 6,459 non-daughter pairs. A simple junction-angle criterion correctly inferred 1,030 daughter pairs with 94.1% precision and 92.5% recall, whereas symmetry-based indices performed poorly. Temporal analysis revealed that junction angles were initially high after division, decreased during growth, and were altered by subsequent divisions, thus separating daughter pairs from non-daughter pairs. This method also achieved 98.4% precision and 97.2% recall in an independent shoot apical meristem live-imaging dataset. Application to the pointed-tip Arabidopsis mutant rpl4d-3 and 2 nonmodel species further supported its potential applicability for analyzing division patterns in diverse leaf morphologies. For community use, we provide FIJI/ImageJ and Qt-based graphical user interface implementations. Overall, this study quantitatively validates empirical geometric cues and provides a practical framework for inferring daughter pairs from static tissue images.

細胞遺伝子工学
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