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角野 貴信; 舟川 晋也*; 小崎 隆*
no journal, ,
土壌有機物(SOM)は陸域生態系において重要な役割を担っており、その動態をモデル化することは持続的な食糧生産や炭素循環の解明に大きく寄与する。これまで多くの動態モデルが提案されてきたが、そのほとんどが固有の代謝回転速度を持つ有機物画分を概念的に設定して構築されており、その各画分は実測することができないという短所を持つ。そこで本研究では、「実測できる特性値」によるSOM動態のモデル化を目的とし、その構築及び検証を行った。ユーラシアステップにおいて採取された表層土壌の全有機炭素量を、培養実験により易分解性炭素量(PMC)と難分解性炭素量(ROC)に分け、これらの存在量と土壌,気象特性値との関係を明らかにした。次に、PMC、見かけの一次生産(NPP),土壌呼吸速度を日単位で推定する、土壌有機炭素動態モデルを構築した。このモデルを用いて、2002
2004年のウクライナ北部(チェルノーゼム)及び南部(カスタノーゼム)の自然草地2地点における、全土壌呼吸速度(WR)及び微生物呼吸速度(MR)を推定した結果、本モデルは、ユーラシアステップにおける自然草地の炭素動態を再現することができたと結論付けられた。
河地 有木; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 石岡 典子; 関本 均*
no journal, ,
全寄生性のオロバンキは植物根に寄生し農業生産に多大な被害を及ぼしており、そのメカニズムの解明は的確な防除法の確立にとどまらず植物生理学上有用である。本研究ではホスト植物根の窒素栄養の収奪を非侵襲的に可視化し、その収奪率を定量解析することを目的とし、ポジトロンイメージング法(PETIS)において複数核種を用いた解析手法を確立した。オロバンキをアカクローバー根茎に寄生させ
NO
につづいて
Fを吸収させて、オロバンキへの分配と茎葉基部への移行を可視化し各トレーサの動態を解析した結果、73.6
3.9%の窒素栄養素収奪率が定量された。本手法は短半減期核種による繰り返し計測が可能なPETISの特色を活かした新たな解析法であり、得られる定量値は根寄生植物によるホスト植物からの栄養素の収奪を明らかにし、さらには寄生植物の生存戦略や宿主認識メカニズムまでも「可視化」するものである。
藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 茅野 充男*; 中村 進一*
no journal, ,
コメの汚染が社会問題となっているカドミウムについて、登熟期のイネ植物体内における吸収・輸送・蓄積のメカニズムを明らかにすることを目的とし、PETISによる画像化と解析を行った。ポジトロン放出トレーサとしてCd-107(半減期6.5時間)をイオンビーム照射及び化学分離によって調製し、カドミウム総濃度が10nMとなるように非放射性カドミウムとともに供試した。出穂後約10日のイネに水耕液から経根吸収させつつ、根の基部から稈の下部あるいは穂のイメージングを36時間行った。イメージング終了後、オートラジオグラフィーを行った。その結果、投与からおよそ1時間後にカドミウムは茎基部に到達し、その後上方に向かい次々と各節に強く集積しながら移行することが明らかになった。また、12時間後以降から頴果への明らかな集積が認められたものの、止葉を含む成熟葉への移行は36時間後においてもほとんど検出されなかった。以上から、登熟期のイネにおいて、土壌中のカドミウムは経根吸収・導管輸送を経て1時間以内に茎基部に到達したのち、稈を上昇しつつ各節で篩管へ乗り換え、12時間以内に頴果に輸送・蓄積されるという全体像が推察された。
鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 中村 進一*; 石岡 典子; 藤巻 秀
no journal, ,
C-トレーサー及びPositron Emitting Tracer Imaging System(PETIS)を用い、人為的にソース・シンク器官の機能を阻害した植物の糖転流の速度変化を解析した。供試植物として播種後約4週間のイネ(
L.)を用いた。葉に100MBqのCO
トレーサーを含む空気を供給し、同化されたCで標識された糖が葉から根へと転流する過程をPETISにより撮像した。ソース・シンク器官の機能阻害処理は、ショ糖トランスポーターの阻害剤である
-chlorobenzenesulfonic acid(PCMBS)を葉面塗布及び経根投与することで行った。PCMBS処理後数時間に渡り、PETISによる撮像を行った。得られた画像データから各器官におけるCの放射能量の経時変化のグラフを作成し、Cトレーサーの到達時間を推定する解析方法を用いて、各区での糖転流の速度を算出したところ、ソース器官にPCMBS処理を行った実験区の糖転流速度の低下が確認できた。
NO (NO)は短時間でイネ幼植物の根の高分子画分へ結合する米山 忠克*; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 藤巻 秀
no journal, ,
植物の根において硝酸を吸収・代謝するタンパク質のmRNAの発現は、硝酸投与後20-40分で始まる。これらのmRNAの生成はNO特異的であり、発現を制御する転写因子の生成には新しいタンパク質の合成を必要としないことから、硝酸(亜硝酸)が短時間に何らかの物質に結合し、それが硝酸シグナリングの「中間物」となり、これらのmRNA合成を誘導すると考えられる。そこで本研究では、この「中間物」の存在とその性質を明らかにすることを目的とした。高比活性のNO
(NO)トレーサーを20日令イネの切断根端に数分間投与した後、リン酸バッファーで抽出、HisTrap脱塩カラムで分画したところ、高分子画分にNが検出された。この結果から、植物が硝酸を感知する際に高分子の物質が関与することが示唆された。
地上部移行抑制機構の速度論的解析丸山 哲平*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 藤巻 秀; 但野 利秋*; 三輪 睿太郎*; 樋口 恭子*
no journal, ,
ヨシは高い耐塩性を有している。ヨシの耐塩性機構には、地上部基部(SB)におけるNaの根への送り返し機構が重要であると考えられているが、そのメカニズムはほとんどわかっていない。そこで、放射性同位体を用いたトレーサー実験により、ヨシSBにおけるNa回収能力をイネと比較した。生きた植物体内の
Na動態を経時的に観察できるPETIS(Positron Emitting Tracer Imaging System)を用いて、NaCl 50mM条件下におけるヨシ地上部へのNa蓄積量をイネと比較した。その結果、ヨシがSBより上の地上部へのNaの蓄積を極端に抑制していることを確認した。また塩ストレス条件下において体内に蓄積したNaの動態を、PETISを用いたチェイス実験により観察したところ、地上部組織中に隔離されたNaはイネとヨシのどちらにおいても積極的に排出されないと考えられた。