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尹 永根; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 小柳 淳; 中村 卓司*; 信濃 卓郎*; 藤巻 秀
no journal, ,
The plant root has various strategies for efficient acquisition of nutrients from the surrounding soil. In particular, secretion of organic substances to the soil is one of the most typical functions in a root system. In this study, we developed a new-type rhizobox which can separate the soil from the plant roots for imaging and quantitative analysis of the dynamic image data on secretion ability in different positions in the root system. As a result, the recently-assimilated carbon delivered into the lateral roots of soybean(
[L.] Merr. cv. Jack) and secreted to the soil was estimated to be larger than that through the main root. This indicated the secretions are differentially regulated by various positions of the soybean root.
鈴井 伸郎; 小柳 淳*; 河地 有木; 尹 永根; 石井 里美; 島田 浩章*; 藤巻 秀
no journal, ,
Radiotracer imaging technologies allow us to know dynamic images of elements in living plants. In particular, a positron-emitting tracer imaging system (PETIS), which was specially designed for plant nutrition studies, has produced various imaging experiments for uptake and translocation of nutrition. In this study, we evaluated individual photosynthetic abilities of the small plant, 
using 
CO
tracer gas and PETIS. An agar plate including nine Arabidopsis plants (22 days after sown) was placed into an airtight cabinet, and approximately 40 MBq of CO was introduced. The gas in the cabinet was flushed out after 10 minutes of contact, then the agar plate was mounted in the center of field of view of the imaging system, and a dynamic image of carbon distribution in the Arabidopsis plant was acquired for 1 hour. As a result, the average rate of carbon fixation in each Arabidopsis plant was estimated with only a few percent of coefficient of variance through a mathematical analysis. Furthermore, source and sink strength were successfully visualized by quantification of the increase or decrease rate of C-labeled compounds in each pixel of the dynamic image.
藤巻 秀
no journal, ,
ポジトロンイメージングとは、ポジトロン放出核種を利用して、生体内のRI分布を特殊な
線計測装置によって画像化する手法であり、医療用のPET (positron emission tomography)が有名である。これを植物研究に応用したシステムとして、1990年代にPETIS (positron-emitting tracer imaging system)が開発された。小型化した検出器を人工気象器内に設置したことにより、植物実験に最も重要な温度・湿度・光・空気組成といった条件を制御できる点に大きな特徴がある。実験手法としてPETISと言う場合には、(1)サイクロトロン施設でのRI製造と植物体への投与、(2)植物体内外のRI分布の連続的計測、(3)動画像データの解析、という3つの要素技術を総合したものと捉えることができ、十数年の間に様々な開発と改良が重ねられ、今日では世界でも他に類を見ない技術体系となっている。例えば炭素動態研究では、COトレーサを一定流量で多様な形状の植物体に投与するシステムや、炭素固定速度・転流率・篩管流速などを動画像データから推定する定量的解析法等が開発された。こうした技術の多くは気/液体のRIトレーサを利用する他のイメージング技術に応用可能であり、今後も更なる技術革新が期待できる。
玉置 雅紀*; 坂本 綾子; 遠藤 真咲*; 土岐 精一*
no journal, ,
東日本大震災により伴う福島第一原子力発電所事故により、福島県の浜通りを中心に放射性物質による広域な土壌汚染が引き起こされた。放射性物質による土壌汚染はこれまでの重金属等による汚染とは異なり、放射線を放出することによりDNAへの損傷さらには突然変異を誘発する恐れが懸念される。本研究では福島における放射性物質汚染土壌が植物にどのような影響を与えるのかについてGU-USを導入した遺伝子組換えシロイヌナズナを用いて評価を行った。GU-USコンストラクトが導入されたシロイヌナズナ4系統#11, #651, #1406及び#1415を用いて5Gy/hの線を10時間照射したところ、すべての系統において遺伝子修復に伴うGUSスポットの増加が認められた。そこで、これらの植物を空間線量の異なる福島県内各地より採取した土壌を用いて栽培を行った。用いた土壌の
Cs濃度は、73kBq/kg(高濃度), 34kBq/kg(中濃度)及び5kBq/kg(低濃度)であった。また非汚染土壌での栽培も行った。これらの土壌で30日間栽培を行った後にGUS染色を行った結果、すべての系統において汚染土壌でのGUSスポットの増加が認められた。さらに#1406系統では土壌のCs濃度依存的なGUSスポットの増加が確認された。また、このGUSスポットは外部被曝によることが示された。汚染土壌で栽培した植物体では発芽率の低下は見られなかったが、活性酸素のスーパーオキサイドの生成量の増加が認められた。
河地 有木
no journal, ,
植物体内のさまざまな物質の代謝経路や局在位置を追跡する手段として、RIイメージング技術は最適である。放射性同位元素で標識されたRIトレーサを用いて、植物の栄養元素もしくは環境汚染物質の移行と分布を非侵襲的にもしくは定量的に探索するイメージング技術の開発が、現在世界中で盛んに行われている。発表者はこれまで、日本原子力研究開発機構において、様々なRIイメージング技術を植物研究に適した応用技術とする開発を行ってきた。本発表では、シンポジウムのキーワードである"ライブイメージング"について技術的側面からの概説を行い、最新動向として二つのイメージング装置を用いた植物研究例を紹介する。一つは東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故により放出された大量の放射性セシウムによる作物への汚染問題に対応するために開発されたガンマカメラ、もう一つは植物中の複数元素動態を同時にイメージングする目的で最先端の半導体放射線検出器を用いて開発されたコンプトンカメラである。