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報告書

Status of study of long-term assessment of transport of radioactive contaminants in the environment of Fukushima (FY2018) (Translated document)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2020-007, 249 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力(現東京電力ホールディングス)福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出された。この事故により放出された放射性核種は、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌などが生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することで空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。日本原子力研究開発機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

論文

コシアブラ若木の地上部および地下部における放射性セシウム分布

伊藤 聡美; 佐々木 祥人; 新里 忠史; 渡辺 貴善; 三田地 勝昭*

KEK Proceedings 2019-2, p.132 - 137, 2019/11

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故により、環境中に放出された放射性物質は現在、福島県内の森林,表層土壌に多く沈着している。この影響により、食用林産物は、福島県の一部地域で出荷制限されているものも存在する。新芽を食用とするウコギ科のコシアブラは広い地域で出荷が制限されている山菜である。本発表では、山菜採取の対象となりやすい若木を対象として土壌の放射性セシウム深度分布、コシアブラ若木の地上部(葉,樹幹)と地下部(根)における植物体量および、放射性セシウム量について調査した結果、土壌中の放射性セシウムが多く分布する深度0-10cmに根の90%以上が存在することが分かったため、これらの調査結果について報告する。

論文

除染後の落葉広葉樹林林縁地における放射性セシウム流出量の経年変化

渡辺 貴善; 佐々木 祥人; 新里 忠史; 三田地 勝昭*; 伊藤 聡美

KEK Proceedings 2019-2, p.114 - 119, 2019/11

森林の除染作業では、森林の地面に堆積している落葉がすべて取り除かれて、土砂が露出した状態になる場合がある。その後、土砂が露出した地面が下草や落葉で覆われるようになると、雨による地面の侵食の大きさが変化し、放射性セシウムの流出量も変化すると考えられる。本件は、森林の除染後の放射性セシウムの流出と地面の被覆率の変化を調べたものである。除染された福島県内の落葉広葉樹林において、観測区画を設定し、除染後の3年間にかけて放射性セシウムの流出を観測した。観測の結果、沈着した放射性セシウムに対する流失した放射性セシウムの流出率は、年々減少していくことがわかった。対して、森林の地面の被覆率は年ごとに増加する傾向にあった。以上から、森林の除染後、下草や落葉による地面の被覆が増えるにつれて、放射性セシウムの流出率が低下していくことが確認された。

報告書

福島における放射性セシウムの環境動態研究の現状(平成30年度版)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2019-002, 235 Pages, 2019/08

JAEA-Research-2019-002.pdf:21.04MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出され、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌等が生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することに対する懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。原子力機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

報告書

CHEMKEq; 化学平衡論及び反応速度論の部分混合モデルに基づく化学組成評価コード(受託研究)

伊藤 裕人*; 塩津 弘之; 田中 洋一*; 西原 慧径*; 杉山 智之; 丸山 結

JAEA-Data/Code 2018-012, 42 Pages, 2018/10

JAEA-Data-Code-2018-012.pdf:4.93MB

原子力施設事故時において施設内を移行する核分裂生成物(FP)の化学組成は、比較的遅い反応の影響を受けることにより化学平衡を仮定して評価した組成とは異なる場合が想定される。そのため、反応速度を考慮した化学組成評価が求められる。一方で、原子力施設事故時の複雑な反応に関する反応速度の知見は現状では限られており、実機解析に適用できるデータベースの構築に至っていない。そこで、FP化学組成評価における反応速度による不確かさの低減のため、化学平衡論及び反応速度論の部分混合モデルに基づく化学組成評価コードCHEMKEqを開発した。このモデルは、系全体の質量保存則の下、前駆平衡と見なせる化学種を化学平衡論モデルにより評価し、その後の比較的遅い反応を反応速度論モデルにより解くものである。さらにCHEMKEqは、本混合モデルに加え一般的な化学平衡論モデル及び反応速度論モデルが使用可能であり、かつ、それらモデル計算に必要なデータベースを外部ファイル形式とすることで汎用性の高い化学組成評価コードとなっている。本報は、CHEMKEqコードの使用手引書であり、モデル, 解法, コードの構成とその計算例を記す。また付録には、CHEMKEqコードを使用する上で必要な情報をまとめる。

論文

Immunofluorescence observation of oxidative damage of DNA induced by heavy ions from TIARA

北畠 里実*; 後田 藤太*; 平山 亮一*; 古澤 佳也*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 岡畑 恵雄*; 伊藤 敦*

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 86, 2015/03

高LETイオンビームの特異な生物作用は、その飛跡に沿ったエネルギー付与分布のトラック構造が原因であると言われている。そこで、トラック構造を構成するコア領域とペナンブラ領域それぞれの生物作用を明らかにするために、それらがDNAに誘発する損傷の可視化を行った。本研究では、不溶性DNAシートの作製プロトコルを確立すると共に、高LETイオンビームで照射した後に生じる代表的なDNA酸化損傷である8-ヒドロキシグアニンの分布の可視化を試みた。実験では、不溶性DNAシートを原子力機構TIARAのプロトンおよびネオンイオンビームで照射した後、8-ヒドロキシグアニン特異的抗体と蛍光二次抗体で処理することで損傷の可視化を試みた。予備的な実験の結果では、照射したDNAシート上にドット状の蛍光が観察され、これがイオン照射で生じたDNA損傷由来である可能性が示唆された。

論文

Real-time imaging and analysis of differences in cadmium dynamics in rice cultivars (${it Oryza sativa}$) using positron-emitting $$^{107}$$Cd tracer

石川 覚*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合*; 石井 里美; 井倉 将人*; 安部 匡*; 倉俣 正人*; 河地 有木; 藤巻 秀

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 91, 2013/01

We have visualized and quantitatively analysed the real-time Cd dynamics from roots to grains in typical rice cultivars that differed in grain Cd concentrations. We used positron-emitting $$^{107}$$Cd tracer and an innovative imaging technique, PETIS. A new method for direct and real-time visualization of the Cd uptake by the roots in the culture was first realized in this work. Imaging and quantitative analyses revealed the different patterns in time-varying curves of Cd amounts in the roots of rice cultivars tested. Three low-Cd accumulating cultivars showed rapid saturation curves, whereas three high-Cd accumulating cultivars were characterized by curves with a peak within 30 min after $$^{107}$$Cd supplementation, and a subsequent steep decrease resulting in maintenance of lower Cd concentrations in their roots. This difference in Cd dynamics may be attributable to OsHMA3 transporter protein, which was recently shown to be involved in Cd storage in root vacuoles and not functional in the high-Cd accumulating cultivars. Moreover, the PETIS analyses revealed that the high-Cd accumulating cultivars were characterized by rapid and abundant Cd transfer to the shoots from the roots, a faster transport velocity of Cd to the panicles, and Cd accumulation at high levels in their panicles, passing through the nodal portions of the stems where the highest Cd intensities were observed.

論文

Real-time imaging and analysis of differences in cadmium dynamics in rice cultivars ($$it{Oryza sativa}$$) using positron-emitting $$^{107}$$Cd tracer

石川 覚*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合*; 石井 里美; 井倉 将人*; 安部 匡*; 倉俣 正人*; 河地 有木; 藤巻 秀

BMC Plant Biology, 11, p.172_1 - 172_12, 2011/11

 被引用回数:55 パーセンタイル:88.86(Plant Sciences)

In this study, we have visualized and quantitatively analysed the real-time Cd dynamics from roots to grains in typical rice cultivars that differed in grain Cd concentrations. We used positron-emitting $$^{107}$$Cd tracer and an innovative imaging technique, the positron-emitting tracer imaging system (PETIS). In particular, a new method for direct and real-time visualization of the Cd uptake by the roots in the culture was first realized in this work. Imaging and quantitative analyses revealed the different patterns in time-varying curves of Cd amounts in the roots of rice cultivars tested. Three low-Cd accumulating cultivars (japonica type) showed rapid saturation curves, whereas three high-Cd accumulating cultivars (indica type) were characterized by curves with a peak within 30 min after $$^{107}$$Cd supplementation, and a subsequent steep decrease resulting in maintenance of lower Cd concentrations in their roots. Moreover, the PETIS analyses revealed that the high-Cd accumulating cultivars were characterized by rapid and abundant Cd transfer to the shoots from the roots, a faster transport velocity of Cd to the panicles, and Cd accumulation at high levels in their panicles, passing through the nodal portions of the stems where the highest Cd intensities were observed.

論文

Real-time whole-plant imaging of $$^{11}$$C translocation using positron-emitting tracer imaging system

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 648(Suppl.1), p.S317 - S320, 2011/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:72.78(Instruments & Instrumentation)

Elucidation of carbon kinetics in a plant is important from viewpoint of environmental reduction in the amounts of atmospheric carbon dioxide (CO$$_{2}$$) and from an agricultural viewpoint in terms of the growth and development of the plant body. In articular photosynthetic CO$$_{2}$$ fixation and photoassimilate translocation are important topics for understanding the mechanisms underlying carbon kinetics. In this study, we have developed a method to investigate the carbon kinetics by using one of the most powerful radionuclide-based imaging techniques for plant study, that is, the positron emitting tracer imaging system (PETIS). Carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) and PETIS enable video imaging of tracer dynamics of carbon fixation, photosynthesis, and translocation. Because of a large field of view (FOV) provided by the PETIS and the sufficiently small size of soybeans (${it Glycine max}$ cultive Jack) that fit in the FOV, dynamic quantitative PETIS data of gradual changing in $$^{11}$$C activity and $$^{11}$$C distribution throughout the entire intact plant body after pulse-chase $$^{11}$$CO$$_{2}$$ treatment is acquired. This indicates the successful imaging of CO$$_{2}$$ photoassimilate translocation from the time of infusion into leafs to that of distribution of the whole plant body; further, carbon kinetics is analyzable to understand plant physiology and nutrition.

報告書

再処理特別研究棟廃液貯槽LV-2の一括撤去作業,2; 撤去作業

金山 文彦; 萩谷 和明; 砂押 瑞穂; 村口 佳典; 里見 慎一; 根本 浩一; 照沼 章弘; 白石 邦生; 伊東 慎一

JAEA-Technology 2011-011, 36 Pages, 2011/06

JAEA-Technology-2011-011.pdf:2.53MB

再処理特別研究棟(JRTF)では、廃止措置の一環として、平成8年度より設備・機器等の解体を実施している。平成18年度から、湿式再処理試験で発生した廃液を貯蔵していた廃液長期貯蔵施設において、地下1階LV-2室に設置された廃液貯槽LV-2を、コンクリートセル内で解体するのではなく、他の施設に一括で搬出し解体する一括撤去工法に関する安全性の確認試験を進めている。その一連の作業として、LV-2室天井開口,廃液貯槽LV-2を建家外へ搬出、LV-2室天井の閉止等の撤去作業を行った。これらの作業を通して、作業手順を確認するとともに、作業工数,放射線管理,廃棄物に関するデータを収集した。また、得られたデータを用いて、作業効率等の分析を行った。

論文

Carbon translocation in a whole plant body by using Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS) and carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$)

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 101, 2011/01

Elucidation of carbon kinetics in a plant is important from viewpoint of environmental reduction in the amounts of atmospheric carbon dioxide (CO$$_{2}$$) and from an agricultural viewpoint in terms of the growth and development of the plant body. In particular photosynthetic CO$$_{2}$$ fixation and photoassimilate translocation are important topics for understanding the mechanisms underlying carbon kinetics. In this study, we have developed a method to investigate the carbon kinetics by using one of the most powerful radionuclide-based imaging techniques for plant study, that is, the Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS) and carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$).

論文

Quantitative evaluation of rice varieties in cadmium uptake activities for remediation of cadmium-contaminated soil

石川 覚*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合*; 石井 里美; 山崎 治明*; 河地 有木; 石岡 典子; 藤巻 秀

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 102, 2011/01

In this study, we evaluated the activities on Cd translocation of a few candidate varieties and analyzed the biological mechanisms using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). Three common rice cultivars, Nipponbare, Koshihikari and Sasanishiki and three candidate varieties were subjected. We equally fed the hydroponic culture solution including $$^{107}$$Cd to the six test plants and obtained the serial images of the Cd distribution in the aerial parts for 36 h using PETIS. As a result, It was found that the three candidate plants accumulated Cd in their aerial parts approximately two times as common cultivars. It was also found that almost all Cd in the culture solution was absorbed by all the tested plants. Therefore, this result indicates that the difference was due to greater activities of the candidates in the process to export Cd from the root tissue to the aerial parts, but not in the process of absorption from the culture.

論文

$$^{11}$$CO$$_{2}$$と植物用ポジトロンイメージング装置を用いたダイズ植物の根粒に対する光合成産物移行のリアルタイム解析

伊藤 小百合; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 石岡 典子; 藤巻 秀

Radioisotopes, 59(3), p.145 - 154, 2010/03

ダイズ植物の根粒に対する光合成産物移行について、ポジトロンイメージング装置とポジトロン放出核種$$^{11}$$Cで標識した二酸化炭素トレーサを用いて解析した。特に、多数の小さな根粒を着生する根粒超着生変異系統NOD1-3を用いて親系統との比較を行った。変異系統,親系統いずれも、地下部へ移行した$$^{11}$$C-光合成産物のほとんどは、根の基部に密集する根粒に蓄積しており、基部の根粒には遠位の根粒と比較して、根粒1個あたりでも根粒体積あたりでも光合成産物の移行量が大きいことが示された。基部と遠位、それぞれの部位において、根粒体積あたりの光合成産物の移行量について変異系統と親系統を比較すると、両者に違いがないことが明らかになった。一般的に変異系統では親系統よりも一個体あたりの窒素固定能が劣るが、これは従来考えられてきたように単に根粒数の増加により根粒全体の光合成産物の消費量が増加するためというより、光合成産物の分配の乏しい遠位への着生割合が増加することが原因であることが示唆された。本研究では、ダイズを用いた個々の根粒への光合成産物の移行について、非侵襲的放射線イメージング技術により解析することに初めて成功した。

論文

The Production of $$^{13}$$N-labeled nitrogen gas tracer and the imaging of nitrogen fixation in soybean nodules

石井 里美; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 河地 有木; 松橋 信平; 大竹 憲邦*; 大山 卓爾*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 106, 2009/12

The nodule is a symbiotic organ of leguminous plants with rhizobium. Soybean plants utilize nitrogen (N) fixed by nodules from atmospheric N$$_{2}$$. Until now, $$^{15}$$N, a stable isotope, has long been used for studies of N$$_{2}$$ fixation. However, because this method is invasive, it has been difficult to analyze an instant response to an environmental (ex. temperature, light) changes. The purpose of our study is to image the N$$_{2}$$ fixation and analyze the kinetics quantitatively and noninvasively by using nitrogen gas labeled with $$^{13}$$N (half life: 10 min), a positron emitting isotope, and PETIS (positron-emitting tracer imaging system). Previously, we succeeded in producing $$^{13}$$N-labeled nitrogen gas However, it was required to purify the gas because it was likely to contain physiologically active $$^{13}$$N-labeled impurities. In this paper, we report development of a new method of production of pure $$^{13}$$N$$_{2}$$ and the imaging of nitrogen fixation.

論文

Analysis of translocation and distribution of photoassimilates in eggplant fruit in relation to positions of the source leaves using the positron-emitting tracer imaging system

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 $$^{11}$$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 $$^{11}$$C-labeled photoassimilates in plants and repetitive analyses using one plant are possible due to the short half-life (20 min) of $$^{11}$$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 $$^{11}$$CO$$_{2}$$ and PETIS.

論文

Molecular imaging for plant physiology; Imaging of carbon translocation to sink organs

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 $$^{11}$$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.

論文

Real-time imaging of nitrogen fixation in an intact soybean plant with nodules using $$^{13}$$N-labeled nitrogen gas

石井 里美; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 河地 有木; 大竹 憲邦*; 大山 卓爾*; 藤巻 秀

Soil Science and Plant Nutrition, 55(5), p.660 - 666, 2009/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.42(Plant Sciences)

Real-time images of nitrogen fixation in an intact nodule of hydroponically cultured soybean (Glycine max [L] Merr.) were obtained. In this study, we developed a rapid method to produce and purify $$^{13}$$N (half life: 9.97 min)-labeled radioactive nitrogen gas. $$^{13}$$N was produced from the $$^{16}$$O (p, $$alpha$$) $$^{13}$$N nuclear reaction. CO$$_{2}$$was filled in a target chamber and irradiated for 10 min with protons at energy of 18.3 MeV and electric current of 5 $$mu$$A which was delivered from a cyclotron. All CO$$_{2}$$ in the collected gas was absorbed and removed with powdered soda-lime in a syringe, and replaced by helium gas. The resulting gas was injected into GC and separated, and 35 mL of fraction including the peak of [$$^{13}$$N]-nitrogen gas was collected by monitoring the chromatogram. The obtained gas was mixed with 10 mL of O$$_{2}$$ and 5 mL of N$$_{2}$$ and used in the tracer experiment. The tracer gas was fed to the underground part of intact nodulated soybean plants and serial images of distribution of $$^{13}$$N were obtained noninvasively using PETIS (positron-emitting tracer imaging system). The rates of nitrogen fixation of the six test plants were estimated as 0.17 $$pm$$ 0.10 $$mu$$mol N$$_{2}$$h$$^{-1}$$ (mean $$pm$$ SD) from the PETIS image data. The decreasing rates of assimilated nitrogen were also estimated as 0.012 $$pm$$ 0.011 $$mu$$mol N$$_{2}$$h$$^{-1}$$ (mean $$pm$$ SD).

論文

Non-invasive imaging of carbon translocation and nitrogen fixation in intact plants using the positron-emitting tracer imaging system

鈴井 伸郎; 石井 里美; 河地 有木; 伊藤 小百合; 中村 進一*; 石岡 典子; 藤巻 秀

Proceedings of 16th International Plant Nutrition Colloquium (IPNC-16) (Internet), P. 1214, 2009/04

We developed analytical methods for monitoring carbon translocation and nitrogen fixation in intact plants using short-lived radioactive tracer gases and the positron-emitting tracer imaging system (PETIS). In the analysis of carbon translocation, we fed $$^{11}$$C (half life: 20.4 min)-labeled radioactive carbon dioxide gas to leave blades of rice plants, and serial images of $$^{11}$$C-photoassimilate were obtained non-invasively using PETIS. In order to understand source-sink relations, we manipulated source and sink strength by treating tested rice plants with p-chlorobenzenesulfonic acid (PCMBS), an inhibitor of sucrose transporters. As a result, a decrease in the velocity after the manipulation was successfully detected. In the analysis of nitrogen fixation, we newly developed a rapid method to produce and purify $$^{13}$$N (half life: 10.0 min)-labeled radioactive nitrogen gas and fed the gas to the underground part of nodulated soybean plants. As a result, obvious signal of $$^{13}$$N was observed at the nodules.

論文

Interaction between nitrogen nutrients acquisition function and distribution of photosynthetic products

大山 卓爾*; 末吉 邦*; 大竹 憲邦*; 伊藤 小百合*; 石橋 弘規*; Hara, T.*; Kimura, T.*; 松橋 信平; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 122, 2007/02

As nodulated leguminous crops grow, they assimilate both gaseous nitrogen and combined nitrogen. Combined N especially the NO$$_{3}$$$$^{-}$$ form inhibits all phases of nodulation and N$$_{2}$$ fixation process, although the mechanism have not been fully elucidated. Tungstate is a non-essential element for plant growth, which exerts harmaful effects on plants. When tungstate is applied to the plant medium, it competes with molybdate and inhibits some enzymes, which have a Mo cofactor in the active site such as nitrate reductase and nitrogenase. Application WO$$_{4}$$$$^{2-}$$ to the culuture medium diturbed nitrate transport to the shoot. In this report, WO$$_{4}$$$$^{2-}$$ was introduced into cut end of petiole of primary leaf and investigated that $$^{13}$$NO$$_{3}$$$$^{-}$$ transport from root to shoot was inhibited or not.

口頭

窒素固定イメージングのための13N標識窒素ガスの製造

石井 里美; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 伊藤 小百合; 大竹 憲邦*; 大山 卓爾*; 藤巻 秀

no journal, , 

ダイズの根に共生する根粒菌は根粒を形成し、空中の窒素を固定する。根粒は固定した窒素(固定窒素)を他の部位に輸送することで植物体に窒素栄養を供給する役割を持つ。これまで根粒による窒素固定の活性はアセチレン還元活性測定法を、固定窒素の輸送については15N標識法を用いて研究されてきた。しかし、これらの方法は侵襲的であるために、例えば光や温度の変化に対する数時間内の窒素固定や固定窒素の輸送の変化といった、環境変化に対する短時間の生理的な応答を解析することは難しかった。そこで本研究では13Nにより標識した窒素ガス(13N標識窒素ガス)を用いて、窒素固定の活性及び固定窒素の輸送を非侵襲的にイメージングし、定量的に解析することを目的とした。本発表ではその窒素固定イメージングを可能にする13N標識窒素ガスの製造に成功したので報告する。

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