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論文

J-PARC3MeVリニアックを用いたビームスクレーパの開発

平野 耕一郎; 浅野 博之; 石山 達也; 伊藤 崇; 大越 清紀; 小栗 英知; 近藤 恭弘; 川根 祐輔; 菊澤 信宏; 佐藤 福克; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.310 - 313, 2016/11

単位面積当たりの熱負荷を減らすため、67$$^{circ}$$のビーム入射角を有するビームスクレーパをJ-PARCリニアックのRFQとDTLの間のMEBTで使用している。67$$^{circ}$$ビームスクレーパは粒子数1.47E22個のH$$^{-}$$ビームによって照射された。レーザ顕微鏡を用いてスクレーパのビーム照射による損傷部を観察すると、高さ数百$$mu$$mの突起物が無数にあった。ビームスクレーパの耐電力を調べるため、3MeVリニアックを新たに構築した。2016年末にスクレーパ照射試験を実施する予定である。今回は、J-PARCリニアックのビームスクレーパの現状、及び、ビームスクレーパの照射試験に用いる3MeVリニアックについて報告する。

論文

Mutation induction with ion beam irradiation of lateral buds of chrysanthemum and analysis of chimeric structure of induced mutants

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:76.92(Agronomy)

われわれは、キク腋芽におけるイオンビームと$$gamma$$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/$$mu$$m),10Gyのヘリウムイオン(平均LET 9keV/$$mu$$m)及び80Gyの$$gamma$$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%$$sim$$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。$$gamma$$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。

論文

Comparison of the mutation inducing effect between ion beams and $$gamma$$-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(${it Panicum maximum}$ Jacq.)と二倍体有性ソルガム(${it Sorghum bicolor}$ (L.) Moench.)野種子に$$gamma$$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$$gamma$$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$$gamma$$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。

論文

Comparison of the mutation inducing effect between ion beams and $$gamma$$ 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、$$gamma$$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$$gamma$$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。

口頭

イオンビームと$$gamma$$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、$$gamma$$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$$gamma$$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。

口頭

Flower breeding by quantum beam technology and their commercialization

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$$gamma$$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$$gamma$$線の緩照射について調査した結果、$$gamma$$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。

口頭

イオンビームと$$gamma$$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$$gamma$$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。

口頭

イネの種子に対する照射によるイオンビームと$$gamma$$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$$gamma$$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$$gamma$$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、$$gamma$$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$$gamma$$線よりも優れていると考えられた。

口頭

キクの側芽に対するイオンビーム及び$$gamma$$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$$gamma$$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$$gamma$$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$$gamma$$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、$$gamma$$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。

口頭

キクの側芽に対するイオンビーム及び$$gamma$$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。$$gamma$$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$$gamma$$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$$gamma$$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、$$gamma$$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、$$gamma$$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。

口頭

$$gamma$$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、$$gamma$$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$$gamma$$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。

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