グレースケール画像のイラレ上で色をつける

結論から書きますと、Illustrator CS4から透明を含むグレースケール画像にプロセスカラー（CMYK）で彩色（色を付けること）はできなくなりました。

Illustrator CS4のヘルプには以下の様に書いてあります。

グレースケール画像がアルファチャンネルを含む場合、プロセスカラーで画像を彩色することはできません。代わりに特色を選択します。

via Adobe Illustrator CS4 * グレースケール画像または 1 ビット画像の彩色

なので特色を使用して彩色すれば可能ですが、実際の印刷がCMYKの場合、印刷出力で問題が発生する可能性があります。出力する印刷会社と十分な打ち合わせを行って下さい。

●関連ページ

• リンク配置したグレースケールモードの TIFF 画像から彩色が失われる（Illustrator CS4/CS5）（Adobe）

RGBカラーモードであれば、アピアランスを使用して似たような彩色することができる様です。

埋め込んだ画像の場合は、塗りに「オブジェクトのアウトライン」をして、塗りの描画モードを「オーバーレイ」にします。
　
リンク画像でも同様にできますが、リンク画像だけを選択して、一旦グループ化した後、塗りに「オブジェクトのアウトライン」をして、塗りの描画モードを「オーバーレイ」にします。

CMYKカラーモードでは上記方法では対応できませんでした。

何か参考になれば。