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小田 治恵; 本田 明; 高瀬 博康*; 小曽根 健嗣*; 佐々木 良一*; 山口 耕平*; 佐藤 努*
粘土科学, 51(2), p.34 - 49, 2013/02
TRU廃棄物の地層処分では、核種の物質移動を抑制するための人工バリア要素として、低透水性のベントナイトを用いた緩衝材が考えられている。セメント由来の高アルカリ性環境では、ベントナイト緩衝材の化学的・鉱物学的変化が生じ、その結果として物質移動特性が変化する可能性がある。本研究では、生起し得る変遷経路とその過程で生じる二次鉱物を抽出し、緩衝材の鉱物学的変遷シナリオを構築した。そして、シナリオに沿った解析ケースを設定し、人工バリア領域の化学反応・物質移動解析を実施した。この結果、準安定相が生成し、安定相が生成しないケースでは、他ケースに比べて、ベントナイトの主要構成鉱物であるスメクタイトの変質が最も進行することがわかった。一方、本解析結果から求められた緩衝材の拡散係数及び透水係数は、すべてのケースにおいて、セメント系材料との界面のごく近傍を除けば、10万年程度の間初期と同等か、拡散係数では若干の低下、透水係数では数倍以内の上昇が見られた。
山口 博康*; 清水 明美*; 長谷 純宏; 出花 幸之介*; 田中 淳; 森下 敏和*
Euphytica, 165(1), p.97 - 103, 2009/01
被引用回数：29 パーセンタイル：76.63(Agronomy)われわれは、キク腋芽におけるイオンビームと
線の変異誘発効果を比較し、得られた変異体のキメラ構造を解析した。腋芽に対し、2Gyの炭素イオン(平均LET 122keV/
m),10Gyのヘリウムイオン(平均LET 9keV/m)及び80Gyの線を照射した。照射された腋芽から伸長したシュートの下方から5つの節を切除し、それぞれの節の腋芽から新しいシュートを伸長させた。この手順を2回繰り返した後、得られた花色変異を調査した。変異体のキメラ構造は、根から再生させた個体の花色と比較することによって解析した。花色変異体は高頻度(17.4%
28.8%)で得られ、処理区間で変異頻度の有意な差はなかった。線で得られたすべての花色変異体は周縁キメラであった。一方、イオンビームで得られた変異体の幾つかは根から再生させた個体の花色と同じ花色を示した。この結果は、これらの個体がソリッドな変異体であること、つまりLIとLIII組織の両者が同じ変異細胞に由来したことを示唆している。本論文では、ソリッドな変異体がイオンビームで得られた要因について議論する。
-rays; Guineagrass and sorghum中川 仁*; 稲福 正史*; 草場 信*; 山口 博康*; 森下 敏和*; 森田 竜平*; 西村 実*; Hoeman, S.*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; et al.
JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 72, 2008/03
アポミクシス四倍体ギニアグラス(
Jacq.)と二倍体有性ソルガム(
(L.) Moench.)野種子に線及び炭素イオンビームを照射し、突然変異体取得のための最適線量を決定するために、照射当代の発芽率,生存率並びに稔性を調べた。ギニアグラス(品種名ナツユタカ)の線での50%致死線量は600から800Gy、炭素イオンビームでの50%致死線量は40から50Gyであると見積もられた。また、炭素イオンビームでの50%不稔線量は50から60Gyであった。ソルガム(品種名Zhengzu及びDurra)の線での50%致死線量は350から500Gy、炭素イオンビームでの50%致死線量は30から60Gyであると見積もられた。これらのデータは、アポミクシス遺伝子の影響解析のためのギニアグラス変異体作出及びバイオ燃料生産のためのソルガム変異体の作出に有用な知見を提供する。
ray森田 竜平*; 森下 敏和*; 中川 仁*; 西村 実*; 山口 博康*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; 田中 淳
JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 78, 2007/02
イオンビームは新しい変異原としてさまざまな植物で利用されている。しかし、イオンビームで誘発される変異については、シロイヌナズナ以外の植物では情報が乏しい。本研究では、イネでイオンビーム照射により誘発される突然変異を明らかにし、線と比較する目的で、イネのwaxy突然変異体をスクリーニングし、突然変異の解析を行った。炭素イオンビームと線を照射したイネ品種「日本晴」と「ひとめぼれ」について、玄米の外観とヨウ化カリウム染色を指標にして、waxy突然変異体を取得した。取得した突然変異体の変異の種類について、DNA配列解読とPCR増幅法で解析した結果、シロイヌナズナで報告されているような、炭素イオンビーム照射による点様突然変異とrearrangementがイネでも生じていることが明らかになった。
線によるイネ胚乳突然変異の誘発西村 実*; 森田 竜平*; 山口 博康*; 長谷 純宏
no journal, ,
イオンビームが新しい突然変異原として期待されているが、イネ等の主要作物において実用的な形質に関する突然変異率について、線のような従来からの突然変異原との比較を大規模に実施した報告は未だにない。今回、イネを材料にして、イオンビームと線の突然変異系統M2世代において胚乳突然変異率を調査した結果とともにイオンビーム照射で得られた胚乳蛋白質組成変異体について報告する。イオンビーム及び線の総線量の違いによる胚乳の突然変異率に大きな差が認められないことから、各変異原の総線量をこみにして評価した。突然変異率に関して品種間差は明瞭ではないと考えられた。変異原別の突然変異率は、He100
線C220C320の順番となった。ひとめぼれのイオンビーム照射突然変異系統から26kDaグロブリンと16kDaプロラミンが減少するタイプと、グルテリン,26kDaグロブリン,16及び13kDaプロラミンが減少し、57kDaグルテリン前駆体がやや増加するタイプの2系統の変異体を見いだしたが、これらはいずれもすでに報告されているものであった。以上のように、イオンビーム照射により誘発される胚乳突然変異体はその出現率やスペクトラムにおいて線に比べてあまり差がないことが明らかになった。
線の変異誘発効果の比較森田 竜平*; 森下 敏和*; 中川 仁*; 西村 実*; 山口 博康*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; 田中 淳
no journal, ,
イオンビームは新しい変異原としてさまざまな植物で利用されている。しかし、イオンビームで誘発される変異については、シロイヌナズナ以外の植物では情報が乏しい。本研究では、イネでイオンビーム照射により誘発される突然変異を明らかにし、線と比較する目的で、イネのwaxy突然変異体をスクリーニングし、突然変異の解析を行った。炭素イオンビームと線を照射したイネ品種「日本晴」と「ひとめぼれ」について、玄米の外観とヨウ化カリウム染色により、waxy突然変異体を得た。その結果、シロイヌナズナでは、炭素イオンビーム照射により点様突然変異とRearrangementの両方が生じることが報告されているが、イネでも同様の突然変異が生じることが明らかになった。
岡村 正愛*; 百瀬 眞幸*; 梅基 直行*; 戸栗 敏博*; 田中 淳; 長谷 純宏; 山口 博康*; 森下 敏和*
no journal, ,
本発表では、量子ビーム技術を利用した花卉園芸品種の作出について紹介する。われわれはこれまで、イオンビームをカーネーション等の花卉育種へ利用し、イオンビーム照射が線に比べて変異スペクトルが広く、新しい花色や花形のカーネーションを作出できることを明らかにした。また、ガクの形状,茎表面のワックス並びに脇芽の数といった栽培上有用な形質を付与できることも明らかになった。この技術を利用して世界的競争力のある新品種を作り出すことに成功し、ヨーロッパを中心に既に販売が開始されている。加えて、これまで明確なデータがなかった線の緩照射について調査した結果、線の急照射に比べて変異スペクトルが広がることがわかった。緩照射は照射に時間がかかるものの新しい変異を得る有効な方法の1つであると言える。さらに、花色がオレンジ色から黄色に変化した変異体では、DFR(dihydroflavanol 4-reductase)遺伝子へのトランスポゾンの挿入が関与していることが明らかになり、放射線によってトランスポゾンが活性化され変異を生み出す可能性が示唆された。
線における変異誘発効果の比較; ギニアグラスとソルガム中川 仁*; 稲福 正史*; 草場 信*; 山口 博康*; 森下 敏和*; 森田 竜平*; 西村 実*; Hoeman, S.*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; et al.
no journal, ,
熱帯イネ科作物・牧草類の生殖様式は多様であり、これらが複雑に関係した多くの種が存在する。このため、特に栄養繁殖やアポミクシス種に関しては突然変異育種が試みられた。ギニアグラスはアポミクシス熱帯牧草種であり、二倍体系統を染色体倍加した四倍体有性生殖中間母本「熱研1号(農1号)」が育成され、四倍体アポミクシス系統との交配技術が確立された。交配によるアポミクシスの連鎖解析が行われたが、その領域はクラスター状でかなり大きいことが示唆され、放射線照射による関連遺伝子領域の破壊による解析が期待されている。一方、ソルガムは熱帯アフリカで栽培化され、アフリカ全域,インド,中国や日本に広がった、稲,麦,トウモロコシ,大麦に次ぐ五大穀物の一つである。我が国ではおもに南九州において飼料用として広く栽培されており、現在、バイオマス作物として新たな育種が期待されている。ここでは、この両種を用いて行った線照射と炭素イオンビーム照射による生存率等の照射当代に現れた差について報告する。
線の「効率」の比較山口 博康*; 長谷 純宏; 田中 淳; 鹿園 直哉; 出花 幸之介*; 清水 明美*; 森下 敏和*
no journal, ,
イオンビームは線と比べて高い生物効果や変異誘発効果を有することが知られている。しかし、突然変異育種のための変異原としての有用性を議論するためには変異率だけでは十分ではない。不稔などの望ましくない影響の出現に対する変異頻度の高さは「効率」と定義され、変異原の有用性の一つの指標とされる。そこで本研究では、イオンビームと線とで「効率」を比較した。生存率及び稔実率を基準とした3種のイオンビームの効率は、線と同等かそれ以上であると判断された。生存率や稔実率の低下は染色体異常によることから、効率が高いことは照射当代における染色体の障害程度に対して変異頻度が高いことを示している。このことは、照射当代をそのまま使う栄養繁殖性作物においては、障害の少ない変異体を獲得するという点で重要であり、イオンビームは線よりも優れていると考えられた。
森田 竜平*; 山口 博康*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; 西村 実*
no journal, ,
イオンビームは新しい変異原としてさまざまな植物に利用されているが、誘発される突然変異については、シロイヌナズナ以外の植物では情報が乏しい。そこで、イネにおいて3個体のwx突然変異体を選抜し突然変異の解析を行った。突然変異体AのゲノムDNAを鋳型にWx遺伝子領域でPCRを行ったところ、すべての部位で増幅が見られたことから、点様突然変異が生じていると考えられた。シークエンスの結果、第12エキソンに4bpの塩基欠失が生じていた。突然変異体Bではすべての部位の増幅が見られなかったため、大きい塩基欠失が生じていると予想された。遺伝子の上流及び下流の増幅を試みた結果、約41.6kbの塩基欠失が生じており、遺伝子の第1イントロンから後半部分を失っていることが明らかになった。突然変異体Cでは4つの部位で増幅が見られ、残り1つの部位では増幅が見られなかった。そこで、増幅しなかった部位をシークエンスした結果、逆位が生じていることが明らかになった。シロイヌナズナでは、炭素イオンビーム照射により点様突然変異と構造変化の両方が生じることが報告されているが、イネでも同様の突然変異が生じることが明らかとなった。
線照射により作出された変異体におけるキメラ構造の差異山口 博康*; 清水 明美*; 長谷 純宏; 田中 淳; 出花 幸之介*; 森下 敏和*
no journal, ,
イオンビームは線と比較してエネルギーが高く、致死などに及ぼす生物効果が高いことが示されているが、今回、キクの側芽に対するイオンビーム及び線照射により作出された変異体において、それらのキメラ構造に差異がみられたので報告する。無菌培養により維持しているキク「大平」の腋芽を1芽ずつに切り分け、原子力機構のAVFサイクロトロンを用いて炭素イオンを2Gy、ヘリウムイオンを5及び10Gy、また、放射線育種場において線を80Gyで照射した。培養下で2回の切り分けを行い育成した植物を、順化し圃場に定植し、花色変異体を選抜した。得られた花色変異体のキメラ性を確認するため、根から植物を再生し、LIII層の細胞に由来する植物の花色を調査した。炭素イオン及びヘリウムイオンによって得られた花色変異体には、その根からの再分化植物の花色が変異体の花色と同じ、すなわちLI層とLIII層とが同じ花色変異をしていた変異体も得られた。一方、線ではこのような変異体は得られなかった。本研究において、側芽に対するイオンビーム照射によりLI層からLIII層が一つの変異細胞由来となり、細胞層を超えて変異セクターが拡大することが観察された。
線照射によるイネ種子蛋白質組成突然変異体の効率的選抜西村 実*; 森田 竜平*; 草場 信*; 山口 博康*; 長谷 純宏
no journal, ,
イネの種子蛋白質突然変異体をSDS-PAGEによってM2種子でスクリーニングする場合、突然変異体の出現率は非常に低く、多大な労力が必要である。今回、玄米の外観に関して一次スクリーニングを行い、それらの中から種子蛋白質組成に関して2次スクリーニングを行うことによって種子蛋白質突然変異体を効率的に獲得できることを明らかにした。線又は炭素イオンビームを照射したイネのM2世代において粉質変異を示した287系統のうち68系統(線31系統,イオンビーム37系統)について蛋白質組成に変異が認められた。多くは26kDaのグロブリンと16kDaのプロラミンが同時に減少するタイプ、26kDaのグロブリンと16kDaのプロラミンが同時に減少し、さらにグルテリンの酸性サブユニットの減少を伴うタイプ、57kDaのグルテリンの前駆体が増加するタイプの3種類であった。今後これらの変異形質が安定的に後代に伝わるか否か、致死性等の劣悪変異を伴っていないか等について確認を行う必要があるが、種子蛋白質組成の変異体のスクリーニングに非常に有効な選抜方法になり得ると考えられる。
線照射により作出された変異体におけるキメラ構造の差異山口 博康*; 清水 明美*; 長谷 純宏; 田中 淳; 出花 幸之介*; 森下 敏和*
no journal, ,
突然変異は細胞単位で起こるため、茎頂分裂組織に起きた突然変異はセクター状となる。線を照射することにより茎頂分裂組織の始原細胞が死滅し、その後、周辺の少数の細胞が再分化して新たに不定芽が形成される内部摘芽と呼ばれる現象が、変異セクターを拡大する方法として報告されている。イオンビームはエネルギーが高く、内部摘芽に有効であると考え、キクの側芽を材料としてイオンビーム及び線照射により得られた花色変異体のキメラ構造を比較した。キク"大平"の側芽にイオンビーム及び線を照射し、培養下で2回の切り分けを行った後、花色変異体を選抜した。得られた花色変異体のキメラ性を確認するために根から植物体を再生した。両者が同じ花色変異を示した場合は、L1層からL3層までがひとつの変異細胞に由来すると考えられる。イオンビームではキメラでない変異体も得られたが、線ではすべての変異体が周縁キメラであると考えられた。イオンビーム照射では茎頂分裂組織の層構造の破壊と少数の細胞からのその再構築が起こったのに対し、線では層構造が壊されるような影響はなかったために周縁キメラとなったと考えられた。
小田 治恵; 山口 耕平; Savage, D.*; Benbow, S.*; Watson, C.*; 高瀬 博康*
no journal, ,
緩衝材のアルカリ変質のナチュラルアナログ研究として、カリフォルニア州Searles Lakeにおける湖沼堆積物の変質現象を対象に、地球化学・物質移動連成モデル解析を行い、既存のボーリングコアデータと比較した。本検討から、粘土鉱物のアルカリ変質において、速度論的地球化学反応と地下水の化学的条件の影響が大きいことが示された。
線及びイオンビーム照射によって得られたダッタンソバ半矮性変異体の特性森下 敏和*; 清水 明美*; 山口 博康*; 出花 幸之介*; 六笠 裕治*; 相井 城太郎*; 長谷 純宏; 鹿園 直哉; 田中 淳; 宮沢 豊*; et al.
no journal, ,
ダッタンソバはルチン含量が高く機能性食品素材として注目されているが、育成品種は少なく、放射線育種による新品種の育成が期待される。本発表では、線やイオンビーム照射により得た耐倒伏性を有する半矮性変異体の育成経過と特性について報告する。1999年から2004年にかけてダッタンソバ品種「Rotundatum」,「Pontivy」及び「北系1号」の乾燥種子に放射線育種場の線、原子力機構のAVFサイクロトロン及び理化学研究所のリングサイクロトロンで各種イオンビームを照射し、M2世代で変異体を選抜した。その後世代を重ねて変異を固定し、7系統の耐倒伏性の半矮性変異体を得た。これらの半矮性系統の草丈と主茎長は原品種の1/3から2/3であった。一般的に草丈と収量との間には正の相関が存在するが、これらの系統は草丈の低下に伴う収量減は少なく、着粒が密であった。これらの半矮性系統の主茎は原品種より節間が短いことが主茎の強度を高め耐倒伏性をもたらしていると推測された。現在これらの栽培特性を明らかにするための栽培試験、及び半矮性遺伝子を明らかにするための交配試験や遺伝子解析を進めている。
線照射によるイネ突然変異体の解析森田 竜平*; 草場 信*; 山口 博康*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; 西村 実*
no journal, ,
本研究はイネを材料として、放射線照射により高等植物に誘発される突然変異の種類及び変異の構造を明らかにすることを目的とするものである。イネに線及び炭素イオンビームを照射し、後代から、モチ性,クロロフィルb欠失,胚乳タンパク質欠失,ジベレリン形わい性及び葉間期短縮の5種類の表現型を示す突然変異体を選抜した。線に由来する24個体では、欠失変異が最も頻度が高く、19個体で生じていた。塩基置換と逆位はそれぞれ3個体及び2個体であった。欠失変異のサイズは、116bpと10kbp以上の2グループに分類され、数百bpから数kbpの欠失は見られなかった。炭素イオンビームに由来する6個体においても欠失変異が最も多く、5個体で生じていた。
線照射による胚乳アミロースライブラリ育成西村 実*; 森田 竜平*; 山口 博康*; 長谷 純宏
no journal, ,
イネ品種「ひとめぼれ」を材料にして、イオンビームと線照射由来の突然変異系統を選抜し、糯から原品種程度までのアミロース含有量を持つ20数系統から構成されるアミロースライブラリを構築している。M1個体それぞれからM2種子を1穂採種し、M2種子20粒程度について玄米の外観から糯及び半糯性の胚乳突然変異体を選抜した。突然変異体を原品種に戻し交配して原品種と類似した草型・出穂期の個体を選抜した。得られた後代系統の胚乳アミロース含有量に関してヨウ素でんぷん呈色反応により分光学的に測定した。22系統の突然変異系統及び原品種の戻し交配後代系統を育成し、これに4系統を加えた26系統の中からアミロース含有量と玄米品質、草型、出穂期を基準にアミロースライブラリの構成系統を選出中である。これらは実用品種としても、さらに育種素材や遺伝研究の素材としても活用が期待される材料と考えている。変異原としてイオンビーム及び線を用いたが、両者の違いによる変異率や変異の種類に特に差は認められなかった。
西村 実*; 森田 竜平*; 山口 博康*; 長谷 純宏
no journal, ,
東日本大震災により津波被害を受けた海岸部の水田地帯において栽培可能なイネ品種の開発に役立てるため、東北地域の作付トップのイネ品種である「ひとめぼれ」について固定済みの約400系統の突然変異系統を用いて、2011年及び2012年に渡って耐塩性に関する選抜を行い、耐塩性の強い突然変異系統を5系統選抜した結果について報告する。2011年は、突然変異系統の種子を3条件の塩水処理で育成し、着粒数、稔実歩合及び穂数について、無処理区に比べて耐塩性の強い個体を達観で選抜した。2012年は、選抜した耐塩性の強い系統を比較品種とともに塩害圃場で育成した。その結果、農業特性に大きな問題がなく、耐塩性が原品種よりも強い突然変異系統を5系統選抜した。今後、耐塩性を再確認するとともに、食味や収量性等の実用形質について調査を行う。
