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河地 有木; 菊地 郁*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 藤巻 秀; 石岡 典子; 渡部 浩司*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(2), p.395 - 399, 2011/04
被引用回数：17 パーセンタイル：77.43(Engineering, Electrical & Electronic)Carbon kinetics into the fruit is an agricultural issue on the growth and development of the sink organs to be harvested. Particularly, photoassimilate translocation and distribution are important topics for understanding the mechanism. In the present work, carbon-11 (
C) labeled photoassimilate translocation into fruits of tomato has been imaged using carbon-11-labeled carbon dioxide and the positron emission tomography (PET). Dynamic PET data of gradual increasing of C activity and its distribution is acquired quantitatively in intact plant body. This indicates that the three dimensional photoassimilate translocation into the fruits is imaged successfully and carbon kinetics is analyzable to understand the plant physiology and nutrition.
CO
and positron emission tomography河地 有木; 菊地 郁*; 渡部 浩司*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 石岡 典子; 藤巻 秀
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 101, 2009/12
Photoassimilate translocation and distribution are important topics for understanding the mechanism of the growth and development of the organ to be harvested. Carbon-11 (C) labeled photoassimilate translocation into fruits of tomato has been imaged using carbon-11-labeled carbon dioxide and the positron emission tomography (PET). Dynamic PET data of gradual increasing of C activity and its distribution is acquired quantitatively in intact plant body. This indicates that the three dimensional photoassimilate translocation into the fruits is imaged successfully and carbon kinetics is analyzed to understand the plant physiology and nutrition.
菊地 郁*; 河地 有木; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 本多 一郎*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 105, 2009/12
In the eggplant cultivation, defoliation is normally used to prevent the disease and insect as well as raise the efficiency of light interception for efficient fruit production. However the general guideline for defoliation is not established yet because fundamental knowledge about effects of defoliation on the nutritional balance in individuals has hardly been obtained. For these reason, it is important to clarify the accumulation mechanism of the photoassimilates which is translocated from each leaf to the fruit in eggplant. Previously, we succeeded to observe translocation of C-labeled photoassimilates from a leaf into a fruit and established a method for the quantitative analysis of photoassimilates using the positron-emitting tracer imaging system (PETIS). PETIS can noninvasively visualize the movement of C-labeled photoassimilates in plants and repetitive analyses using one plant are possible due to the short half-life (20 min) of C. In this study, we analyzed translocation of photoassimilates from each of major leaves to a fruit, and estimated the contribution of the respective leaves to accumulation of photoassimilates in the fruit using CO and PETIS.
河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 菊地 郁*; 塚本 崇志*; 草川 知行*; 藤巻 秀
Proceedings of 2009 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2009 NSS/MIC) (CD-ROM), p.1257 - 1258, 2009/10
In recent years, radionuclide-based imaging technologies have been providing researchers with exciting new opportunities to study biology. The positron-emitting tracer imaging system (PETIS), which has a planar PET scanner, is one of the most powerful techniques used for conducting plant researches in order to study the distribution and translocation of water, sugar, nutrients, and environmental pollutants. In the sink-source relationship in the plant body, source abilities of a leaf imaged using a compartmental model analysis with PETIS data. In this case, to clarify the mechanism of the growth and development of the agricultural produces, we performed imaging experiments of sugar translocation to sink organ of fruits. A near leaf of the target fruits (Eggplant and Tomato) inhaled carbon-11 labeled carbon dioxide (100 MBq), and the translocation of carbon-11 labeled photoassimilate into fruits was imaged by PETIS for two hours. As a result, serial images of graduate increasing C activity and its ununiformly distribution in the fruit were acquired successfully. And also velocities of photoassimilate translocation and changes in the contributing rate with time of translocation from the leaf were estimated by analysis of PETIS data.
河地 有木; 菊地 郁*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 藤巻 秀; 石岡 典子; 渡部 浩司*
Proceedings of 1st International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications (ANIMMA 2009) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2009/06
Carbon-11-labeled carbon dioxide (CO) has a potential candidate for imaging photosynthesis and photosynthate translocation and estimating the physiological parameters in a sink-source relation ship. In order to validate the present technique, we performed positron emission tomography (PET) studies on a plant with a fruit, a "sink organ". As a result, we have successfully obtained serial 3D images of the carbon translocation to a fruit and analyzed the velocities of the carbon dynamics in the phloem. This experimental method will be useful in not only investigating plant physiology, such as the mechanism of fruit growth, but also in solving certain environmental and food problems.
CO and a positron-emitting tracer imaging system菊地 郁*; 石井 里美; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 松橋 信平; 本多 一郎*; 河地 有木
JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 110, 2008/11
To clarify the mechanism of the growth and development of fruits such as eggplant and tomato in relation to plant growth and yield, examination of the import of dry matter into fruits from other organs such as leaves is essential. Positron-emitting tracer imaging system (PETIS) noninvasively visualizes movement of C-labeled photoassimilate in plants. So we fed CO to a leaf and monitored the translocation of C-labeled photoassimilate into the eggplant fruit by PETIS.
CO and a positron-emitting tracer imaging system菊地 郁*; 石井 里美; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 松橋 信平; 本多 一郎*; 宍戸 良洋*; 河地 有木
Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 77(2), p.199 - 205, 2008/04
ナス果実の肥育のメカニズムを明らかにするために、COをナス植物体の葉に与え、C-光合成産物が果実内部へ流入及び蓄積する様子をPETISによって計測した。得られた画像データから、光合成産物の果実への到達時間,転流速度及び転流率を算出した。その結果、光合成産物は葉から果実へ1時間前後で到達することが明らかとなった。また、果柄におけるCの放射線強度変化に対して伝達関数法を用いて、転流速度を約1cm min
と算出した。さらに全C投与量に対する果実への移行量は約8%と算出された。果実内部における光合成産物の蓄積過程を観察した例はこれまでなく、PETISを用いた光合成産物の蓄積過程の計測は今後果実発達や成熟過程を理解するうえで有効な手段であると考えられる。
磯崎 太*; 菊地 泰二; 井岡 郁夫; 石川 和義; 平田 雄二*
JAERI-Tech 2002-074, 22 Pages, 2002/09
JAERI-Tech-2002-074.pdf:4.98MB
IASCC照射クリ-プ等にかかわる照射試験研究の一環として、被覆管内部にガスを加圧して溶封する照射用試験片(圧力管試験片)の製作を行うことになった。本圧力管試験片は、外径7mm,肉厚0.5mmの被覆管内部にヘリウムガスを加圧封入して溶接により密封構造とするものである。この製作にあたっては、高圧下での密封溶接という技術的課題があり、研究スケジュ-ルとの関係から圧力管試験片の製作期間の短縮とコストの低減を考慮に入れて検討を行い、既存設備を応用した簡便で短期間に製作出来る手法の考案とモックアップ試験での作業手順を確認し、被覆管内部に最大で5.5MPaのガスを加圧して溶封を行える技術を確立した。また、製作した圧力管試験片は原子炉での照射試験により、中性子照射と内圧力の影響からクリ-プ変形が発生して寸法の微小変化が予測されるため、照射前後において外径寸法を高精度で測定する必要がある。そのための高精度自動測定法としてレ-ザ測定器と旋盤を組み合わせた外径寸法測定を行い、測定精度0.01
mで測定する方法を確立した。
菊地 賢司; 佐々 敏信; 石倉 修一*; 椋木 健*; 甲斐 哲也; 大内 伸夫; 井岡 郁夫
Journal of Nuclear Materials, 296(1-3), p.34 - 42, 2001/07
被引用回数：18 パーセンタイル：76.49(Materials Science, Multidisciplinary)本報告は第4回核破砕技術WSで発表されたものをまとめたもので、大強度陽子加速器計画のもとで進行している核破砕材料研究及び計画の現状について次の項目を報告している。(1)中性子散乱施設で使用する水銀ターゲット材料のR&D、(2)加速器駆動システムによる長寿命核種の変換技術開発に狙いを定めたADSターゲット実験施設実現に向けた材料計画、(3)超伝導加速器による高エネルギー陽子輸送実現化の鍵をにぎる材料開発研究成果、(4)スイスPSIで加速器照射したターゲットベッセル材料の照射後試験計画、(5)照射損傷シミュレーションのためのイオン照射試験の現状。
菊地 郁*; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 藤巻 秀; 松橋 信平; 河地 有木; 本多 一郎*
no journal, ,
ナス等の果菜類において、光合成産物の転流は果実の結実や肥大に大きく影響することから、果実生産性を検討するうえで非常に重要である。ポジトロンイメージング装置(PETIS)は生きた植物体内における光合成産物の動態を定量的に計測できることから、植物の光合成産物輸送機能の解析に近年顕著な成果を挙げている。しかし、果菜類などの大型果実を用いた研究例はまだ報告されていない。そこでわれわれはCOをナス植物体の葉に与え、C-光合成産物が葉から果実内部へと移行する様子をPETISによって計測し、sink-source間の光合成産物動態を理解するうえでのPETISの有用性を検討した。
菊地 郁*; 河地 有木; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 藤巻 秀; 本多 一郎*
no journal, ,
ナス栽培では、病虫害低下や受光率上昇の目的で摘葉を行う。しかし現状では各個人が経験的知識をもとに独自の判断で摘葉を行っており、その指標となるような基礎的知見は得られていない。適切な時期に適切な葉を摘葉するためには、各葉から果実へ移行する光合成産物の蓄積機構を明らかにすることが重要と考えられる。菊地ら(2008)はポジトロンイメージング装置(PETIS)を用いて、ナス植物体の葉から果実内部へ移行するC-光合成産物の可視化に成功し、果実へ移行したC-光合成産物を定量的に解析する方法を報告した。PETISは非破壊計測であることとCの半減期が20分と短いことから、同一個体による繰り返し計測が可能である。そこで個々の葉が果実の光合成産物蓄積機構に及ぼす影響を明らかにするため上記方法を用い、同一個体でCOを施与する葉位を変え、果実へ移行するC-光合成産物の移行量などの解析を行った。
河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 菊地 郁*; 塚本 崇志*; 草川 知行*; 藤巻 秀
no journal, ,
さまざまな放射線計測技術を駆使して、植物生体内の元素動態を可視化し、その生理機能の解明を目的とした、計装及び測定技術の開発を行ってきた。これまでに、放射性炭素(C)とポジトロンイメージング技術(PETIS)を用いたソース器官(葉)における光合成機能の可視化に成功しているが、さらに、計測視野をシンク器官(果実)に移し、同様の実験手法を適用することで、光合成産物の果実への定量的かつ非侵襲的な転流動態の可視化を可能にした。測定環境やC標識二酸化炭素(CO)投与量の最適化といった本手法の確立は、果実成長・肥大メカニズムといったシンク器官における生理機能の解明に貢献すると期待される。
菊地 郁*; 河地 有木; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 本多 一郎*; 藤巻 秀
no journal, ,
果実への光合成産物蓄積には光や温度などの環境が大きく影響するため、光合成産物の動態と環境条件との関連を解析することは果実生産性を検討するうえで非常に重要である。PETISは非破壊計測であり、Cの半減期が20分と短いことから同一個体による繰り返し計測が可能である。そこでナスにおける光合成産物の移行に及ぼす影響を明期の長さに注目し、同一個体を用いて解析した。結果明期の長さは葉からの光合成産物の送り出し量や移行速度に影響し、果実への光合成産物の流入量や速度を大きく変化させていると示唆された。
菊地 郁*; 河地 有木; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 伊藤 小百合; 本多 一郎*; 藤巻 秀
no journal, ,
ナス栽培では、病虫害低下や受光率上昇の目的で摘葉を行う。しかし、現状では各個人が経験的知識をもとに独自の判断で摘葉を行っており、その指標となるような基礎的知見は得られていない。適切な時期に適切な葉を摘葉するためには、各葉から果実へ移行する光合成産物の蓄積機構を明らかにすることが重要と考えられる。既にポジトロンイメージング装置(PETIS)を用いて、ナス植物体の葉から果実内部へ移行するC-光合成産物の可視化に成功し、果実へ移行したC-光合成産物を定量的に解析する方法を報告した。PETISは非破壊計測であることとCの半減期が20分と短いことから、同一個体による繰り返し計測が可能である。そこで個々の葉が果実の光合成産物蓄積機構に及ぼす影響を明らかにするため、上記方法を用い、同一個体でCOを施与する葉位を変え、果実へ移行するC-光合成産物の移行量などの解析を行った。結果、葉位によって葉から果実へ移行する光合成産物の分配部位及び量が異なることが明らかとなった。
河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 藤巻 秀; 菊地 郁*; 渡部 浩司*
no journal, ,
近年のRIイメージング技術の革新が生体内のさまざまな分子動態の可視化を可能にした。これによって、研究者はより容易に対象となる生体の機能を明らかにし、生命を理解できるようになったと言える。発表者らはポジトロンイメージング装置(PETIS)を用いて、植物体の葉から果実内部へ移行するC-光合成産物を計測し、果実へ移行する炭素動態を定量的に解析する方法を報告した。しかしながらPETISが撮像可能な次元は2次元であるため、3次元的な構造を持つ果実内の炭素動態を可視化するには不向きである。そこで、3次元撮像に実績のあるポジトロン断層法(PET)装置を用いた実証実験を試みた。PET装置はmicroPET Focus 120を使用し、視野内に大小二つの果実が付いたトマトを供試した。約100MBqのCOを果実直下葉に吸収させたところ、30分で果実にC-光合成産物が到達し始め、1.5から2時間後には果実内部への移行様式が可視化されるなど、PETによる果実内炭素動態の撮像に初めて成功した。大小二つの果実に流入する炭素動態を解析したところ、ほぼ同量のCが同時に移行している。つまり、果実(小)には新鮮重あたりで86倍のC-光合成産物が移行しており、トマト果実の成長期におけるシンク能の高さが示されている。PETISと同様に、PETを用いた植物研究、特に3次元的な構造を持った対象におけるRIイメージング植物実験の有用性が示された。
河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 藤巻 秀; 菊地 郁*; 渡部 浩司*
no journal, ,
近年のRIイメージング技術の革新は、生体内のさまざまな分子動態の可視化を可能にし、研究者はより容易に対象となる生体の機能を明らかにし、生命を理解できるようになったと言える。発表者らはPETISを用いて、植物体の葉から果実内部へ移行するC-光合成産物を可視化することで、果実へ移行したC-光合成産物を定量的に解析する方法を開発した。しかしながらPETISが撮像可能な次元が2次元であるため、3次元的な構造を持つ果実内の炭素動態の撮像には不向きである。そこで、医療分野でトレーサの3次元撮像に実績のある小動物用PETを用いた炭素動態の撮像を試みた。実証実験では大小二つの果実が付いたトマトを用いた。約100MBqのCOを、ポンプと二酸化炭素吸収セルからなる簡易ガスコントロールシステムを用いて、十分な光量を与えた果実直下葉に吸収させ、2時間の撮像を行った。CO投与後、約30分頃から果実にC-光合成産物が到達し始め、約1.5時間後には果実内部への移行様式が可視化されるなど、PETによる果実内炭素動態の撮像に初めて成功した。大小二つの果実に流入する炭素動態を解析したところ、果実(小)には新鮮重あたりで86倍のC-光合成産物が移行しており、トマト果実の成長期におけるシンク能の高さが示されている。PETISと同様に、PETを用いた植物研究、特に3次元的な構造を持った対象におけるRIイメージング植物実験の有用性が示された。
菊地 郁*; 河地 有木; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 本多 一郎*; 藤巻 秀
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Positron-emitting tracer imaging system (PETIS) noninvasively visualizes movement of C-labeled photoassimilate in plants. So we fed CO to a leaf and monitored the translocation of C-labeled photoassimilate into the eggplant fruit by PETIS. Continuous images of the translocation of [C]photoassimilate from the leaf to the fruit and inside the fruit were produced, with a shorter time resolution than reported previously. C signal intensity in the fruit increased gradually, and its distribution was not uniform. The fruits were sliced after PETIS measurement and exposed to the imaging plates of a bio-imaging analyzer system. The resultant images indicated that translocation of photoassimilate within the fruit was not uniform. Furthermore, we successfully estimated the velocity of photoassimilate translocation in the peduncle and changes in the rate of translocation of photoassimilate in the fruit.
菊地 郁*; 石井 里美; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 藤巻 秀
no journal, ,
In the eggplant cultivation, defoliation is normally used to prevent the disease and insect as well as to raise the efficiency of light interception for efficient fruit production. However, the general guideline for defoliation is not established yet because fundamental knowledge about effects of defoliation on the nutritional balance in individuals has hardly been obtained. For these reason, it is important to clarify the translocation mechanism of the photoassimilates from each leaf to the fruit in eggplant. Previously, we succeeded in observation of translocation of C-labeled photoassimilates from a leaf into a fruit and established a method for the quantitative analysis of the translocation rates and velocities using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). PETIS can noninvasively visualize the movement of C-labeled photoassimilates in plants, and thus repetitive experiments with one plant are possible due to the short half-life (20 min) of C. In this study, we analyzed translocation of photoassimilates in eggplant from each of the three major neighboring leaves to a fruit of interest, and estimated the respective contributions to the fruit growth using CO and PETIS.
