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論文

Evaluation of the effect of elevated concentrations of CO$$_{2}$$ 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 CO$$_{2}$$concentration 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 $$^{11}$$C. We also established a closed cultivation system to feed a test plant with CO$$_{2}$$ at set concentrations of 400, 1,500 and 3,000 ppm and a pulse of $$^{11}$$CO$$_{2}$$.

論文

Live-imaging evaluation of the efficacy of elevated CO$$_{2}$$ 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:17 パーセンタイル:50.19(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 $$^{11}$$CO$$_{2}$$ 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 $$^{11}$$C to quantitatively analyze immediate responses of carbon fixation and translocation in tomatoes in elevated CO$$_{2}$$ conditions. We also developed a closed cultivation system to feed a test plant with CO$$_{2}$$ at concentrations of 400, 1500 and 3000 ppm and a pulse of $$^{11}$$CO$$_{2}$$. As a result, we obtained serial images of $$^{11}$$C fixation by leaves and subsequent translocation into fruits. Carbon fixation was enhanced steadily by increasing the CO$$_{2}$$ 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$$_{2}$$ conditions compared with carbon fixation.

論文

A Kinetic analysis of cadmium accumulation in a Cd hyper-accumulator fern, ${it Athyrium yokoscense}$ and tobacco plants

吉原 利一*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 北崎 真由*; 山崎 治明*; 北崎 一義*; 河地 有木; 尹 永根; 七夕 小百合*; 橋田 慎之介*; et al.

Plant, Cell & Environment, 37(5), p.1086 - 1096, 2014/05

 被引用回数:27 パーセンタイル:64.77(Plant Sciences)

Cadmium (Cd) accumulations in a Cd hyper-accumulator fern, ${it Athyrium yokoscense}$ ($$Ay$$), and tobacco, ${it Nicotiana tabacum}$ ($$Nt$$), were kinetically analysed using the positron-emitting tracer imaging system under two medium conditions (basal and no-nutrient). In $$Ay$$, maximumly 50% and 15% of the total Cd accumulated in the distal roots and the shoots under the basal condition, respectively. Interestingly, a portion of the Cd in the distal roots returned to the medium. In comparison with $$Ay$$, a little fewer Cd accumulations in the distal roots and clearly higher Cd migration to the shoots were observed in $$Nt$$ under the basal condition (maximumly 40% and 70% of the total Cd, respectively). The no-nutrient condition down-regulated the Cd migration in both species, although the regulation was highly stricter in $$Ay$$ than in $$Nt$$ (almost no migration in $$Ay$$ and around 20% migration in $$Nt$$). In addition, the present work enabled to estimate physical and physiological Cd accumulation capacities in the distal roots, and demonstrated condition-dependent changes especially in $$Ay$$. These results clearly suggested occurrences of species-/condition-specific regulations in each observed parts. It is probable that integration of these properties govern the specific Cd tolerance/accumulation in $$Ay$$ and $$Nt$$.

論文

Imaging of root exudates secreted from soybean root to soil by using carbon-11-labeled carbon dioxide and PETIS

尹 永根; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 山崎 治明; 小柳 淳*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 92, 2013/01

The root of higher plant has important role in absorb essential nutrients critical to life. On the other hand, the root evolved special abilities to uptake of nutrients from the rhizosphere environment because that is fixed in the soil. As one example, the roots secrete organic acids to surrounding of rhizosphere for solubilization of the insoluble mineral in soil and absorb directly or indirectly of the nutrition. Previously, our group has reported that imaging of cadmium (Cd) uptake from hydroponic culture solution to root for study the mechanism of mineral metabolism by using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) in plant. In this study, we performed the imaging of organic matter which is exudate from root to soil cultivation by using carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) gas tracer with PETIS.

論文

A New method to analyze individual photosynthetic abilities of young plant seedlings using positron-emitting tracer imaging system (PETIS)

河地 有木; 小柳 淳*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 尹 永根; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 93, 2013/01

We had employed the positron emitting tracer imaging system (PETIS) in combination with carbon-11- labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) as the tracer gas. In the present study, we have developed a new method based on PETIS and $$^{11}$$CO$$_{2}$$ to evaluate individual photosynthetic abilities of young seedlings planted collectively on a petri dish with agar culture medium and thus investigate the effect of genetic modification or treatment on plant biomass enhancement. We report for the first time a method based on the use of PETIS and tracer gas of $$^{11}$$CO$$_{2}$$ for the quantitative and statistical evaluation of carbon fixation by small plant individuals. We plan to extend this method to the analysis of the relationship between the individual carbon fixation ability and gene expression, which is probably related to photosynthesis.

論文

Carbon kinetic analysis in a soybean plant by using newly developed real-time whole-plant imaging method with positron emitting tracer imaging system (PETIS)

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 山崎 治明; 岩崎 郁*; 小川 健一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 93, 2012/01

Elucidation of carbon kinetics in a higher plant, in particular photosynthetic carbon dioxide (CO$$_{2}$$) fixation and photoassimilate translocation, is important from viewpoint of environmental reduction in the amounts of atmospheric CO$$_{2}$$ and from an agricultural viewpoint of the growth and development of the plant body. Previously, we have reported that whole-plant imaging for studying the complete carbon kinetics involved in photosynthesis and subsequent photoassimilate translocation and unloading. It was achieved using a positron emitting tracer imaging system (PETIS) in combination with carbon-11-labeled carbon dioxide ($$^{11}$$CO$$_{2}$$) gas tracer. In this study, real-time carbon kinetics in leaves, roots and other organs of a soybean was analyzed by using the newly developed method.

論文

Analysis of source-sink regulation system using cold-girdling and positron-emitting tracer imaging system (PETIS)

山崎 治明; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 島田 浩章*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 98, 2012/01

Improvement in crop yield is expected by understanding "source-sink regulation system" of higher plants. In this study, we analyzed the photoassimilate distribution system to two sink organs, the root and the shoot apex, using positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and cold-girdling technique, which is known as a method to inhibit photoassimilate translocation. $$^{11}$$CO$$_{2}$$ exposure and PETIS imaging were conducted two times with the same test plant. Cold-girdling was treated only in the second run by cooling the boundary region on the stem between shoot and root. Time-activity curves were generated from the regions of the root, shoot apex and source leaf in the PETIS data. Then, three indices were analyzed; the influx rates of photoassimilate into the two sink organs, the root and the shoot apex, and the efflux rate from the source leaf. As the results, the influx rate was decreased drastically into the root. On the other hand, influx into the shoot apex hardly changed. And the efflux rate from the leaf was decreased. These results suggest that the "source supply" is adjusted so as to keep influx rate of photoassimilate into the untreated sink.

論文

Dose optimization of $$^{107}$$Cd for direct imaging of Cd uptake from culture to root

鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 山崎 治明; 藤巻 秀

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 95, 2012/01

In an effort to understand the mechanism of cadmium (Cd) accumulation in grains, we have conducted noninvasive imaging of Cd in intact rice plants using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and $$^{107}$$Cd. Recently, we attempt to obtain the serial images of $$^{107}$$Cd in underground parts, i.e., roots and culture solutions. In this case, the dosage of $$^{107}$$Cd should be optimized because the presence of high radioactivity in the field of view (FOV) of PETIS induces the counting loss of annihilation $$gamma$$-rays, resulting the underestimation of radioactivity. Thus, in this study, we determined the optimal dosage of $$^{107}$$Cd for direct imaging of Cd uptake. $$^{107}$$Cd solution was infused into a flat "phantom" container. This phantom was measured by PETIS for 24 hours while the radioactivity of $$^{107}$$Cd in FOV decayed to 1/13 of its initial value. In the $$^{107}$$Cd phantom, the counting loss was diminished after the radioactivity of $$^{107}$$Cd in FOV decayed to below 8 MBq. On the other hand, we should allow some degree of counting loss at the initial period of imaging in order to obtain the images for kinetic analyses over the longer time period. When 5% of counting loss was allowed, the optimal dosage of $$^{107}$$Cd for the purpose was determined to be 15 MBq.

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:19 パーセンタイル:79.27(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.

論文

Uniformity measurement of newly installed camera heads of positron-emitting tracer imaging system

河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 山崎 治明; 藤巻 秀

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 106, 2011/01

We have performed phantom experiments for the quarterly maintenance of the uniformity and sensitivity correction of the PETIS to assess the performance of its newly installed detector head and maintain a sufficiently high image quality for plant study. In order to quantitatively acquire the analyzable dynamic data of PETIS images, it is mandatory to begin a scheduled work for constant quality control. We prepared a flat uniform phantom containing a radioactive solution of Na-22. Newly installed PETIS No. 4 acquired for 5 min to image the phantom in this maintenance experiment. All images were corrected for detector geometry and counting rate losses. To analyze the image quality of the phantom data, we estimated the mean value, standard deviation, and the root mean square uncertainty of a selected region of interest in the images. These works on the maintenance of PETIS quality control ensure quantitative kinetic analysis and support many other plant physiological experiments of PETIS studies.

論文

Noninvasive imaging of zinc dynamics in an intact plant using the positron-emitting tracer $$^{65}$$Zn

鈴井 伸郎; 山崎 治明*; 河地 有木; 石井 里美; 石岡 典子; 藤巻 秀

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 105, 2011/01

$$^{65}$$Zn (half-life: 244 days) is commercially available and frequently used as a zinc tracer in plants. $$^{65}$$Zn decays with 98.6% by electron capture and 1.4% by positron emission to stable 65Cu. Because of its weak positron emission, $$^{65}$$Zn was thought to be unsuitable for positron imaging, but there has been no verification of the possibility. In this study, we examined whether positron imaging of zinc is possible using $$^{65}$$Zn and a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). The tracer solution containing 400 kBq $$^{65}$$Zn was fed to a rice plant (${it Oryza sativa}$ L.) and the dynamics of $$^{65}$$Zn in plant was monitored by PETIS. As a result, serial images of $$^{65}$$Zn distribution were successfully obtained every 5 minutes for 48 hours. In addition, the uptake kinetics (${it K}$m/${it V}$max) and the translocation velocity of zinc in plant were determined from the image data. These results indicate that $$^{65}$$Zn is a suitable radioisotope for noninvasive imaging by PETIS. By taking advantage of the long half-life, $$^{65}$$Zn translocation can be visualized all through the life of plants. Furthermore, the commercial availability of $$^{65}$$Zn makes it possible to conduct noninvasive imaging of zinc in facilities without cyclotron, accelerating the research of zinc dynamics in plants.

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

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$$_{2}$$).

口頭

汚染土壌-植物系における放射性セシウム動態のイメージング解析技術開発のための根箱装置の開発

尹 永根; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 山崎 治明; 小柳 淳*; 藤巻 秀

no journal, , 

「福島第一原発事故」により、広範囲の農地が放射性物質(おもにCs-134, Cs-137)で汚染された。これに対し、植物が土壌から物質を吸収し、地上部に送って蓄積する能力を利用した「ファイトレメディエーション」技術が注目されている。その効果は植物種,土壌条件や栽培条件に強く依存するため、最適な浄化条件の解明が強く求められている。反面、低汚染地域あるいは除染が行われた後の地域ではセシウム低吸収の作物品種や作られた農産物の安全評価技術が強く求められている。これらに対し、RIイメージング研究グループで開発を行っている、放射性セシウムのイメージング技術は複雑なパラメータを一括して解析できる最適なツールである。ここで本研究では、土壌・植物中の放射性セシウムの挙動を示すかを系統的に解明することを目的とし、土壌,植物根系から地上部への放射性セシウムの分布と移行を連続的に捉える計測技術の開発を行う。

口頭

$$^{65}$$Znを用いた植物体内における亜鉛のリアルタイムイメージング

鈴井 伸郎; 山崎 治明; 河地 有木; 石井 里美; 石岡 典子; 大山 卓爾; 藤巻 秀

no journal, , 

植物体内における亜鉛の動態をポジトロンイメージング技術により可視化する際に、これまでは$$^{62}$$Znを自ら製造して用いてきたが、娘核種の$$^{62}$$Cuがポジトロン放出核種である問題があった。本発表では購入可能なRIである$$^{65}$$Zn(娘核種$$^{65}$$Cuは安定同位体)にトレーサーに用いることで、亜鉛のポジトロンイメージングが可能であるかを検証した。400kBqの$$^{65}$$Znを含むトレーサー溶液をイネに投与し、PETISで撮像したところ、$$^{65}$$Znが根から吸収され、地上部へ輸送され、蓄積される動画像を得ることができた。さらに、異なるキャリア濃度(基質濃度)のトレーサー溶液を投与した際の動画像から、$$^{65}$$Znの吸収速度を算出し、ミカエリス・メンテン式を用いることで、イネにおける亜鉛の吸収特性(Km, Vmax)を評価することに成功した。

口頭

CdTe検出器を用いた植物栄養の複数元素同時モニタリングシステムの開発

鈴井 伸郎; 山口 充孝; 河地 有木; 山崎 治明; 石岡 典子; 藤巻 秀

no journal, , 

本発表では、「生きた植物体」における「複数元素」の吸収活性を測定するために開発した、$$gamma$$線スペクトロメーターを用いたモニタリングシステムについて報告する。$$gamma$$線スペクトロメーターとして高エネルギー分解能を持つCdTe半導体検出器を用い、異なる$$gamma$$線を放出する植物栄養元素のRIトレーサーを植物体に投与し、水耕液中の$$gamma$$線スペクトルを連続的に取得するシステムを構築した。次に播種後4週間のイネに$$^{109}$$Cd(80kBq)及び$$^{65}$$Zn(650kBq)を経根投与し、得られた$$gamma$$線スペクトルの経時データから88keV及び1116keVのピークカウントを抽出した。その結果、イネにおける$$^{109}$$Cd及び$$^{65}$$Znの吸収量の経時変化を12時間に渡り追跡することに成功した。現在、$$^{54}$$Mnと$$^{59}$$Feを加えた計4核種の同時モニタリングを検討しており、「植物栄養学」の研究分野において高いインパクトを持つRIトレーサー実験系の確立を目指している。

口頭

ポジトロンイメージング技術を用いた幼少期シロイヌナズナにおける光合成産物の転流解析

小柳 淳*; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 尹 永根; 山崎 治明; 島田 浩章*; 藤巻 秀

no journal, , 

シンク器官へ移行する炭素動態を解析することで、従来困難であった光合成産物の転流を、定量的に評価できることが示唆されてきた。そこで、ポジトロンイメージング技術を用いて、モデル植物であるシロイヌナズナ複数個体の体内の炭素の動きを、生育環境を妨害することなく同時に撮像し、得られた動画像から転流を定量することを目的とした。植物の成長に伴う光合成機能の個体差を抑え、またそれらを統計的に処理するため、同一シャーレ内で栽培した18個体の幼少期シロイヌナズナを供試植物とした。空気とトレーサガスの流出入を制御できる密閉容器を用いてC-11標識二酸化炭素を均一に投与する工夫を施した。植物体内を移動する炭素の動きを1時間連続で撮像し、得られた画像データを用いて数理的解析を行った。画像データ上に関心領域を設定し、各器官における炭素量の時間変化を解析し、炭素固定量及び転流率を定量した。さらに評価試験として、シンク部位における炭素栄養の需要量に差があると推察される、生育段階の異なる2つのシロイヌナズナの集団の転流率を定量し、本手法の有用性を示すことができた。今後は本手法を用いて、転流能が向上した形質転換体の系統を探索する予定である。

口頭

ポジトロンイメージング技術を用いた幼少期シロイヌナズナの光合成機能の定量的解析

河地 有木; 小柳 淳*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 尹 永根; 山崎 治明; 島田 浩章*; 藤巻 秀

no journal, , 

光合成によって、葉で空気中の二酸化炭素から合成された炭素栄養は、根や果実といったシンク器官へと転流される。この炭素動態を解析することで、従来困難であった光合成機能の定量的な評価が可能であると示唆されてきた。そこで本研究では、ポジトロンイメージング技術を用いて、モデル植物であるシロイヌナズナ複数個体の体内の炭素の動きを、生育環境を妨害することなく同時に撮像し、光合成機能を定量することを目的とした。植物の成長に伴う光合成機能の個体差を抑え、またそれを統計的に処理するため、同一シャーレ内で栽培した18個体の幼少期シロイヌナズナを供試植物とした。空気とトレーサガスの流出入を制御できる密閉容器を用いてC-11標識二酸化炭素を均一に投与する工夫を施した。ポジトロンイメージング技術を用いて、植物体内を移動する炭素の動きを1時間撮像し、得られた画像データを用いて数理的な解析を行った。光合成機能に差があると推察される生育段階の異なる2つのシロイヌナズナの集団の炭素固定量と転流率を定量解析した結果、ともに生育段階が進んだ個体の方が向上していることがわかった。さらに、炭素固定量は葉身の新鮮重に比例して増加しており、この妥当な結果から本手法による高い信頼性を示すことができた。多数の幼少期シロイヌナズナの炭素固定と転流を同時に定量評価できる、ポジトロンイメージング技術を用いた手法の開発に成功した。

口頭

トマトの果実生産性における高濃度炭酸ガス施与効果の評価

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

no journal, , 

トマトの生産性の向上のためには、温室等で栽培環境を制御し、炭素栄養の転流率を増加させる必要がある。このために、高濃度のCO$$_{2}$$を施用する方法が用いられているが、二酸化炭素濃度に対する転流率の応答を定量的に評価することは技術的に困難であった。そこで、本研究では、炭素11(半減期: 20分)で標識した二酸化炭素とポジトロンイメージング技術を用いて、同一個体のトマトにおける異なる二酸化炭素濃度での炭素動態を可視化し、二酸化炭素濃度の上昇に対する炭素の固定量と転流率の応答を解析した。

口頭

農作物生産の諸課題に対するポジトロンイメージングを用いた取り組み

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

no journal, , 

安全な食糧の安定供給は、言うまでもなく、人類共通の目標である。しかしながら、不良環境の増大など、今後の農業をとりまく状況は厳しい。「吸収」「同化」「移行」「蓄積」などから成る植物の物質輸送機能を人為的に制御し、利用することが農業の本質であり、これらの機能の研究は食糧生産上の諸問題の解決に対して重要な役割を担っている。われわれはこれまで10年以上に渡り、ポジトロン放出核種で標識したさまざまなトレーサを製造し、光合成産物,硝酸イオン,鉄,亜鉛,マンガンなどの栄養、またカドミウム,バナジウムなどの有害物質が生きた植物体内を移行する様子を撮像し、その挙動を解析してきた。さらに、実用的な知見を得るために「炭素固定速度」などの定量的情報を数理的解析によって動画像データから導くアルゴリズムの開発を進めてきており、環境応答に関する研究を行っている。本発表では代表的な研究例を紹介し、今後の展望について述べる。

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