空気中の窒素を養分にするマメ科植物の「根粒」の機能の画像化

Imaging of the nodule function in leguminous plants who utilize nitrogen gas in the air as nutrition

藤巻 秀; 石井 里美; 大山 卓爾*

Fujimaki, Shu; Ishii, Satomi; Oyama, Takuji*

根粒は、マメ科植物などの根が土壌細菌の一種である「根粒菌」に感染することにより着生する特殊な器官であり、根粒菌が空気中の窒素ガスをアンモニアに変換する働きにより、植物は窒素栄養を獲得することができる。この「共生的窒素固定」と呼ばれる機能は世界の食糧生産にとって非常に重要な役割を果たしている。最近、筆者らのグループは、この「共生的窒素固定」の様子をポジトロンイメージング技術と窒素13標識窒素ガストレーサを用いて非侵襲的にイメージングすることに成功し、論文発表を行った。本論文はこの内容を紹介するとともに、その学術的・社会的背景についても述べるものである。

The nodule is a symbiotic organ developed on roots of leguminous plants which have been infected with rhizobia, a group of soil bacteria. The plants with nodules can obtain nitrogen nutrition as ammonia converted from nitrogen gas in the air by rhizobia in the nodules. This function, "symbiotic nitrogen fixation", plays a fundamental role in the food production in the world. Recently, we reported that we have successfully visualized the symbiotic nitrogen fixation in soybean plants non-invasively using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and nitrogen-13-labelled nitrogen gas tracer. In this article, this study is described with the scientific and social backgrounds.