登熟期のイネにおけるカドミウム輸送のPETIS(positron emitting tracer imaging system)を用いた非侵襲的イメージング

Non-invasive imaging of cadmium transport in intact rice at grain-filling stage using PETIS (positron emitting tracer imaging system)

藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 茅野 充男*; 中村 進一*

Fujimaki, Shu; Suzui, Nobuo; Ishioka, Noriko; Kawachi, Naoki; Chino, Mitsuo*; Nakamura, Shinichi*

コメの汚染が社会問題となっているカドミウムについて、登熟期のイネ植物体内における吸収・輸送・蓄積のメカニズムを明らかにすることを目的とし、PETISによる画像化と解析を行った。ポジトロン放出トレーサとしてCd-107(半減期6.5時間)をイオンビーム照射及び化学分離によって調製し、カドミウム総濃度が10nMとなるように非放射性カドミウムとともに供試した。出穂後約10日のイネに水耕液から経根吸収させつつ、根の基部から稈の下部あるいは穂のイメージングを36時間行った。イメージング終了後、オートラジオグラフィーを行った。その結果、投与からおよそ1時間後にカドミウムは茎基部に到達し、その後上方に向かい次々と各節に強く集積しながら移行することが明らかになった。また、12時間後以降から頴果への明らかな集積が認められたものの、止葉を含む成熟葉への移行は36時間後においてもほとんど検出されなかった。以上から、登熟期のイネにおいて、土壌中のカドミウムは経根吸収・導管輸送を経て1時間以内に茎基部に到達したのち、稈を上昇しつつ各節で篩管へ乗り換え、12時間以内に頴果に輸送・蓄積されるという全体像が推察された。

Imaging of absorption, translocation and accumulation of cadmium in intact rice plants at the grain-filling stage was carried out using PETIS. A positron-emitting radioisotope Cd-107 (half-life: 6.5 h) was produced using a cyclotron, and fed to the root of the test plants with non-radioactive carrier. As a result, cadmium moved upwards with accumulating strongly in each node on the way to the ear. We concluded a model that cadmium absorbed by the root reaches the shoot base via the xylem within an hour, transfers from the xylem to the phloem at the nodes, and finally starts accumulation in the grains within 12 hours.