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樋口 恭子*; 栗田 圭輔; 酒井 卓郎; 鈴井 伸郎*; 佐々木 実莉*; 香取 摩耶*; 若林 優奈*; 間嶋 勇太*; 齋藤 彰宏*; 大山 卓爾*; et al.
Plants (Internet), 11(6), p.817_1 - 817_11, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：61.14(Plant Sciences)植物は様々な鉄獲得機構を発達させてきたが、植物による鉄獲得速度の遺伝的多様性については植物種や遺伝子型間で広く調査されていない。我々は、
Feを用いたライブオートラジオグラフィー技術を用いて、オオムギ品種における極低濃度のFe溶液からのFe吸収速度を直接評価した。この結果、オオムギの品種間において、低濃度Fe溶液からFeを獲得する能力が、必ずしもFe欠乏に対する耐性を決定する唯一の要因ではないことが明らかとなった。
尹 永根*; 森 欣順*; 鈴井 伸郎*; 栗田 圭輔; 山口 充孝*; 三好 悠太*; 長尾 悠人*; 芦苅 基行*; 永井 啓祐*; 河地 有木*
New Phytologist, 232(5), p.1974 - 1984, 2021/12
被引用回数：5 パーセンタイル：71.46(Plant Sciences)イネ植物(
)は中空の器官を持ち、これが水上の葉から水没した器官へ空気を供給する経路として機能すると推定される。しかし、イネにおけるガス移動はリアルタイムで可視化されていない。本研究では、部分的に水没したイネの葉に窒素13標識窒素([
N]N
)トレーサーガスを供給し、葉身、葉鞘、節間に沿って下方に移動するガスの動きを経時的に観察した。
栗田 圭輔; 酒井 卓郎; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 杉田 亮平*; 小林 奈通子*; 田野井 慶太朗*; 河地 有木*
Japanese Journal of Applied Physics, 60(11), p.116501_1 - 116501_4, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：17.6(Physics, Applied)本研究では、生きた植物におけるRI動態をイメージングするために、蛍光体粉末(ZnS:Ag)を用いたオートラジオグラフィシステム「Live-autoradiography」を開発した。このシステムは、無傷の植物における元素の移動と蓄積を、光環境下で連続的に可視化する。イメージングテストでは、10-100kBqの
Cs点線源を測定した。この結果から、画像強度とCsの放射能との間に良好な線形性が確認できた。さらに、無傷のダイズ植物中におけるCsの動態イメージングを4日間行った。その結果、植物の節,葉脈,成長点にCsが蓄積している様子を観察できた。今回開発したシステムは、植物の生理現象の研究に利用できるだけでなく、放射性核種の定量的な測定にも利用できる。
C-imaging revealed the spatiotemporal variability in the translocation of photosynthates into strawberry fruits in response to increasing daylight integrals at leaf surface三好 悠太*; 日高 功太*; 尹 永根*; 鈴井 伸郎*; 栗田 圭輔; 河地 有木*
Frontiers in Plant Science (Internet), 12, p.688887_1 - 688887_14, 2021/07
被引用回数：8 パーセンタイル：82.48(Plant Sciences)本研究では、イチゴ果実への光合成産物の輸送を陽電子放出トレーサーイメージング装置(PETIS)を用いて非侵襲的に繰り返し可視化し、日照時間の増加に伴う輸送動態の時空間的な変動を評価した。本研究は、C-放射性同位体を用いて、ソース葉から個々のシンク果実への光合成産物輸送の時空間変動を、高い時空間分解能で明らかにした初めての研究である。
栗田 圭輔; 三好 悠太*; 長尾 悠人*; 山口 充孝*; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 石井 里美*; 河地 有木*; 日高 功太*; 吉田 英治*; et al.
QST-M-29; QST Takasaki Annual Report 2019, P. 106, 2021/03
Research on the distribution and dynamics of photoassimilates in plants, especially those in fruits, is important for improving food production. Positron emission tomography (PET) and carbon-11 (C) isotope technique are valuable to obtain 3-D images of photoassimilates. For plant experiments, however, it is important to adjust a system to plant's growth environment. General PET devices, even small-animal PET devices, are not suitable for plant studies. This can be solved by using a small OpenPET prototype which is a compact PET device that has an open space in its field of view (FOV). In this work, we upgraded the OpenPET system for the PET study of fruits and successfully realized the 3-D imaging of a photoassimilate labeled with CO in a fruit of a strawberry plant.
山本 誠一*; 長尾 悠人*; 栗田 圭輔; 山口 充孝*; 河地 有木*
Journal of Instrumentation (Internet), 16(1), p.P01007_1 - P01007_9, 2021/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Instruments & Instrumentation)最近、チェレンコフ光の閾値以下のエネルギーを持つ粒子を照射した際の水の発光が、様々な種類の放射線で発見された。しかしながら、チェレンコフ光の強度とチェレンコフ閾値以下のエネルギーを持つ放射線を照射した際の水の発光強度との関係はよく分かっていない。この点を明らかにするために、チェレンコフ光の閾値以上と閾値以下の最大エネルギーを持つ電子線を水に照射し、発生する光を測定した。
Cs tracer鈴井 伸郎*; 柴田 卓弥; 尹 永根*; 船木 善仁*; 栗田 圭輔; 保科 宏行*; 山口 充孝*; 藤巻 秀*; 瀬古 典明*; 渡部 浩司*; et al.
Scientific Reports (Internet), 10, p.16155_1 - 16155_9, 2020/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Multidisciplinary Sciences)Visualizing the dynamics of cesium (Cs) is desirable to understand the impact of radiocesium when accidentally ingested or inhaled by humans. The positron-emitting nuclide Cs was produced using the I (
, 4n) Cs reaction, which was induced by irradiation of sodium iodide with a 
He
beam from a cyclotron. We excluded sodium ions by using a material that specifically adsorbs Cs as a purification column and successfully eluted Cs by flowing a solution of ammonium sulfate into the column. We injected the purified Cs tracer solution into living rats and the dynamics of Cs were visualized using positron emission tomography; the distributional images showed the same tendency as the results of previous studies using disruptive methods. Thus, this method is useful for the non-invasive investigation of radiocesium in a living animal.
尹 永根*; 鈴井 伸郎*; 栗田 圭輔; 三好 悠太*; 海野 佑介*; 藤巻 秀*; 中村 卓司*; 信濃 卓郎*; 河地 有木*
Scientific Reports (Internet), 10, p.8446_1 - 8446_11, 2020/06
被引用回数：10 パーセンタイル：70.23(Multidisciplinary Sciences)根系からの放出物は根の位置によって異なり、同化炭素(C)の供給と密接に関係している。したがって、短時間での炭素の動きを定量化することで、根と土壌における炭素の代謝を明らかにできる可能性がある。CO
と陽電子放出トレーサーイメージングシステムを使用し、根箱内における同化炭素の根系への移行を可視化するための非侵襲的な方法を確立した。C-光合成産物の移動と根系および土壌への放出の様子を、白ルーピンとダイズについて観察した。本手法により、根と土壌に分布する炭素配分の定量化が可能になった。これは、比較的短期間の環境条件に応じて、根-土壌系の特定の場所での炭素代謝と栄養循環の関係を解明するのに役立つ可能性がある。
N]N gas for visualization of nitrogen fixation and translocation in nodulated soybean尹 永根*; 石井 里美*; 鈴井 伸郎*; 井倉 将人*; 栗田 圭輔; 三好 悠太*; 長澤 尚胤*; 田口 光正*; 河地 有木*
Applied Radiation and Isotopes, 151, p.7 - 12, 2019/09
被引用回数：6 パーセンタイル：65.49(Chemistry, Inorganic & Nuclear)マメ科作物の窒素固定を正確に解析するためには、無傷の植物体内での窒素利用を測定する必要がある。しかしながら、ほとんどのアプローチでは組織の解体が必要である。我々は、高純度かつ高収率の[N]Nガスを簡便かつ迅速に生成する技術を開発し、無傷のダイズ植物体内における窒素固定をリアルタイムで画像化することに成功した。減衰補正後の精製効率は約81.6%であった。
鈴井 伸郎; 丸山 哲平*; 河地 有木; 三輪 睿太郎*; 樋口 恭子*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 95, 2016/02
Common reed, which is classified to the same family as rice, is a salt-tolerant plant. In this study, we conducted non-invasive imaging of Na
dynamics in intact common reed plants by using 
Na tracer and a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) in order to understand the salt-tolerant mechanism in common reed. Common reeds and rice plants were cultivated in a nutrient solution containing 50 mM NaCl. After Na was fed into the solution, we observed the Na movement from the solution to the shoot for 24 h using PETIS. As a result, Na was strongly accumulated in the shoot base but not transported to the upper shoot in common reed, whereas Na was continuously transported to the upper shoot in rice plant. Furthermore, we replaced the original solution with a fresh nutrient solution without Na and traced the Na movement inside the plants for 18 h. Detailed quantitative analysis of the image data revealed that Na migrated downward from the shoot base to the root tip in common reed. These results indicate that common reed has constitutive ability of Na exclusion only in the direction of root tips, and consequently keeps low Na concentration in the upper shoot.
尹 永根; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 112, 2016/02
Large areas of agricultural fields were contaminated with radiocesium (
Cs and Cs) in Japan by the accident of The Tokyo Electric Power Company Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in March 2011. Many agricultural studies, such as fertilizer management and plant breeding, are undertaken for reducing radiocesium uptake in crops or enhancing of uptake and transportation via phytoremediation. These studies examine the control of radiocesium transport into/within plant bodies from the viewpoint of plant physiology. Radiotracer imaging is one of the few methods that enable the observation of the movement of substances in a living plant, like a video camera, without sampling of the plant tissues. In this study, we performed the imaging of Cs uptake and transport from root to aerial part by using a new gamma camera in intact soybean plants because contamination of soybean by radiocesium has currently become a major problem in agriculture in Fukushima.
Cs movement in a plant body河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 94, 2016/02
We developed an original gamma camera system to image radiocesium in a plant. The gamma camera was designed for high-energy gamma photons from Cs radiocesium (662 keV). We performed tests to evaluate the position resolution and quantitative linearity of the gamma camera. The best spatial resolution of this gamma camera was determined to be 19.1 mm in full width at half maximum at the center of the field-of-view. And a result shows a quantitative linearity of the image data with a correlation of 
= 0.9985 between the source activity and the count rate. We conclude the gamma camera system has sufficiently high capability to obtain quantitative and dynamic images of Cs movement in intact plants.
in a greenhouse for tomato cultivation石井 里美; 山崎 治明*; 鈴井 伸郎; 尹 永根; 河地 有木; 島田 浩章*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 93, 2016/02
Tomato is popularly grown in environmentally controlled system such as a greenhouse for improvement of bioproduction. It is important to control the condition in the greenhouse for increasing the translocation of fixed carbon from the leaves to the growing fruits. Elevation of COconcentration is widely employed for that purpose; however, it is difficult to estimate its effect quantitatively because tomato plants have too large inter-individual variations with developing fruits. In this study, we employed a PETIS which is a live-imaging system of nutrients in plant body using short-lived radioisotopes including C. We also established a closed cultivation system to feed a test plant with CO at set concentrations of 400, 1,500 and 3,000 ppm and a pulse of CO.
河地 有木
放影協ニュース, (86), p.14 - 15, 2016/01
アメリカ合衆国カリフォルニア州サンディエゴのタウンアンドカントリーホテル国際会議場において、2015年10月31日から11月7日まで、米国電気電子学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE)の原子核プラズマ協会が主催した核科学国際会議(IEEE Nuclear Science Symposium)が開催された。著者は放射線影響協会の国際交流助成により、これに参加した。著者が発表した演題「Design and Performance of Newly Manufactured Pinhole Collimator of High-Resolution Gamma Camera for Imaging Radiocesium in a Plant Body」の内容を含め、2015年度の核科学国際会議の様子について報告する。
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
Journal of Environmental Radioactivity, 151(Part 2), p.461 - 467, 2016/01
被引用回数：13 パーセンタイル：44.05(Environmental Sciences)We developed a new gamma camera specifically for plant nutritional research and successfully performed live imaging of the uptake and partitioning of Cs in intact plants. The gamma camera was specially designed for high-energy 
photons from Cs (662 keV). To obtain reliable images, a pinhole collimator made of tungsten heavy alloy was used to reduce penetration and scattering of photons. The array block of the GAGG scintillator was coupled to a high-quantum efficiency position sensitive photomultiplier tube to obtain accurate images. The completed gamma camera had a sensitivity of 0.83 count s
MBq for Cs, and a spatial resolution of 23.5 mm. We used this gamma camera to study soybean plants that were hydroponically grown and fed with 2.0 MBq of Cs for 6 days to visualize and investigate the transport dynamics in aerial plant parts. Cs gradually appeared in the shoot several hours after feeding, and then accumulated preferentially and intensively in growing pods and seeds; very little accumulation was observed in mature leaves. Our results also suggested that this gamma-camera method may serve as a practical analyzing tool for breeding crops and improving cultivation techniques resulting in low accumulation of radiocesium into the consumable parts of plants.
河地 有木
放射線と産業, (138), p.48 - 51, 2015/06
アメリカ合衆国イリノイ州シカゴのハイヤットリージェンシー国際会議場において、2014年8月24日から28日まで、アイソトープの応用研究の発表とそれに関連した企業展示が行われる国際会議(8th International Conference on Isotopes and Expo: ICI8)がアメリカ原子力学会主催のもと開催された。国際会議ICI8全体の様子、さらに著者が口頭発表を行ったアイソトープによる農学・植物科学分野の研究発表セッション「Isotopes in Plant Biology: Future Sustainability in Energy and Agriculture」の様子について報告した。
吉原 利一*; 長尾 悠人; 橋田 慎之介*; 河地 有木; 藤巻 秀
電力中央研究所報告(O14002), 19 Pages, 2015/05
従来法に比べて非侵襲的で、かつ労力等において有利な積算線量計を用いた方法により、環境中での樹体等からの放射能測定・汚染度推定が可能か明らかにすることを目的とした。千葉県我孫子市と東京都狛江市で生育するサクラとスギの樹体を対象として積算線量計による線量率等の測定を行い、以下の点を明らかにした。低バックグラウンド放射線量下でサクラ切断枝の放射線量測定値を検証した結果、樹体の遮蔽効果を仮定した補正値において従来手法と同等のBGとの差分の有意性、および採取地区間の有意差が確認できた。また、放射性Cs濃度とも相関が認められた。さらに、実環境下に生育するスギ立木の放射線量測定値を検証した結果、樹体の遮蔽効果を仮定した補正値においてとBGとの差分の有意性が認められた。一方、樹体内汚染分布等の影響を受け放射性Cs濃度との相関は大きく低下した。以上の結果、樹体の遮蔽効果・樹体内汚染分布等の適切な測定値の補正を行えば、積算線量計による環境中での樹体等からの放射能測定・汚染度推定が可能と考えられた。今後、樹体の遮蔽効果や樹体内汚染分布に関する補正精度の向上や、信頼限界の明示などを進め、森林管理などへの利用を図る。
(Cav.) Trin. ex Steud.] at steady state under constant high-salt conditions藤巻 秀; 丸山 哲平*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 三輪 睿太郎*; 樋口 恭子*
Plant & Cell Physiology, 56(5), p.943 - 950, 2015/05
被引用回数：20 パーセンタイル：66.09(Plant Sciences)耐塩性植物であるヨシおよび塩感受性植物であるイネにおけるナトリウムイオンの輸送の方向と割合を、放射性のNaトレーサとポジトロンイメージング技術を用いて解析した。まず、供試植物に50mMのNaClと微量のNaを含む水耕溶液を投与し、24時間栽培した。その後、Naを含まない水耕液に交換し、48時間栽培した。これらの栽培期間におけるNaの分布画像をポジトロンイメージング装置を用いて非破壊的かつ連続的に撮像したところ、ヨシでは根から吸収されたNaは茎基部よりも上部に輸送されないことが確認された。さらに、Naを含まない水耕液に交換した後、Naが根元から根端に向けて0.5cm hの速度で移動していることが確認された。一方、イネでは根から吸収されたNaは連続的に地上部全体へと輸送されていた。これらの結果から、高塩濃度条件に晒されたヨシは、根元と茎基部においてナトリウムイオンを根端方向へと送り返していることが明らかとなった。このナトリウム排除機構により、ヨシは地上部のナトリウムイオン濃度を低く保ち、高い耐塩性を有していることが示唆された。
山本 誠一*; 歳藤 利行*; 小森 雅孝*; 森下 祐樹*; 奥村 聡*; 山口 充孝; 齋藤 勇一; 河地 有木; 藤巻 秀
Annals of Nuclear Medicine, 29(3), p.268 - 275, 2015/04
被引用回数：12 パーセンタイル：52.24(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)In proton therapy, imaging of proton-induced positrons is a useful method to monitor the proton beam distribution after therapy. We developed a small field-of-view gamma camera for high-energy gamma photons and used it for monitoring the proton-induced positron distribution. The gamma camera used 0.85 mm 
0.85 mm 10 mm GAGG pixels arranged in 20 20 matrix to form a scintillator block, which was optically coupled to a 1-inch-square position-sensitive photomultiplier tube. The GAGG detector was encased in a 20-mm-thick container and a pinhole collimator was mounted on its front. The gamma camera had spatial resolution of approximately 6.7 cm and sensitivity of 3.2 10
at 1.2 m from the collimator surface. The gamma camera was set 1 m from the 35 cm 35 cm 5 cm plastic phantom in the proton therapy treatment room, and proton beams were irradiated to the phantom with two proton energies. For both proton energies, positron distribution in the phantom could be imaged by the gamma camera with 10-min acquisition. The lengths of the range of protons measured from the images were almost identical to the calculation. These results indicate that the developed high-energy gamma camera is useful for imaging positron distributions in proton therapy.
concentration in a closed cultivation system for the improvement of bioproduction in tomato fruits山崎 治明*; 鈴井 伸郎; 尹 永根; 河地 有木; 石井 里美; 島田 浩章*; 藤巻 秀
Plant Biotechnology, 32(1), p.31 - 37, 2015/04
被引用回数：14 パーセンタイル：50.63(Biotechnology & Applied Microbiology)To maximize fruit yield of tomatoes cultivated in a controlled, closed system such as a greenhouse or a plant factory at a limited cost, it is important to raise the translocation rate of fixed carbon to fruits by tuning the cultivation conditions. Elevation of atmospheric CO concentration is a good candidate. In this study, we employed a positron-emitting tracer imaging system (PETIS), which is a live-imaging technology for plant studies, and a short-lived radioisotope C to quantitatively analyze immediate responses of carbon fixation and translocation in tomatoes in elevated CO conditions. We also developed a closed cultivation system to feed a test plant with CO at concentrations of 400, 1500 and 3000 ppm and a pulse of CO. As a result, we obtained serial images of C fixation by leaves and subsequent translocation into fruits. Carbon fixation was enhanced steadily by increasing the CO concentration, but the amount translocated into fruits saturated at 1500 ppm on average. The translocation rate had larger inter-individual variation and showed less consistent responses to external CO conditions compared with carbon fixation.
