ポジトロンイメージング技術を用いたシロイヌナズナのソース・シンク能力の可視化

Visualization of source and sink strength in using CO and a positron-emitting tracer imaging system (PETIS)

藤巻 秀; 小柳 淳*; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 尹 永根; 石井 里美; 島田 浩章*

Fujimaki, Shu; Koyanagi, Atsushi*; Kawachi, Naoki; Suzui, Nobuo; Yin, Y.-G.; Ishii, Satomi; Shimada, Hiroaki*

Positron-emitting tracer imaging system (PETIS)とCOを用いて、シロイヌナズナの幼少個体における光合成関連能力の定量的解析を行う系を開発した。固形培地プレートに一枚あたり9個体のシロイヌナズナを16日間あるいは20日間栽培したものを、専用に設計した照明付き気密キャビネット内に置き、約40MBqのCOを含む通常空気を導入した。10分間の投与の後、ガスを追い出し、取り出したプレートを人工気象器内に設置されたPETISにより計測して、植物体におけるCの分布の変化を1時間にわたり追跡して画像化した。動画像データの解析の結果、各個体のソース器官における炭素固定量とシンク器官への転流率を算出することに成功した。さらに、動画像データの画素毎にCの増減を定量することにより、ソース能とシンク能の植物体内における分布を「機能画像」として表せることも示した。この新しい手法は、特定の遺伝的改変や薬剤処理等が炭素固定と光合成産物の分配に及ぼす影響を定量的に解析するのに有効なものであると考えられる。

We developed an experimental system to evaluate photosynthetic activities of individuals using CO tracer gas and a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). Two petri dishes each containing nine Arabidopsis plants (16 days or 20 days after sown) were placed into an airtight cabinet, and approximately 40 MBq of CO was introduced with normal air. The gas in the cabinet was flushed out after 10 minutes of contact, then the dishes were mounted on the center of field of view of the imaging system, and the dynamic image of carbon distribution in the plants was acquired for 1 hour. As a result, the rates of carbon fixation and of carbon translocation in the respective individuals were estimated through quantitative analysis of the image data. Furthermore, the source and sink strength were visualized as a pixel-by-pixel map. Our method is valuable for quantitative analysis of effects of specific genes or substances on photoassimilation and partitioning.