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永野 博彦; 中山 理智*; 堅田 元喜*; 福島 慶太郎*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 近藤 俊明*; 安藤 麻里子; 久保田 智大*; 舘野 隆之輔*; et al.
Soil Science and Plant Nutrition, 67(5), p.606 - 616, 2021/10
被引用回数：2 パーセンタイル：18.84(Plant Sciences)北海道の牧草地に囲まれた冷温帯林において、大気からの窒素沈着量と土壌の微生物群集特性との関係を調査した。窒素沈着量の緩やかな増大(年間10kg N/ha未満)が土壌微生物群集に及ぼす影響について明らかにすることを本研究の目的とした。調査対象の森林において6つの実験区画を設置し、そのうち3つを草地に隣接した林縁、他の3つを草地から少なくとも700m離れた林内に設置した。2018年5月から11月まで、各プロットでの窒素沈着を測定した。2018年8月には、すべての実験区画からリター層と表層土壌(深さ0-5cm)を収集し、微生物活性の指標として正味の窒素無機化と硝化速度、また微生物量の指標として微生物バイオマス炭素・窒素およびさまざまな微生物の遺伝子量(すなわち、細菌16S rRNA,真菌のITS,細菌のamoA、および古細菌のamoA遺伝子)を測定した。森縁の窒素沈着量は、林内の窒素沈着の1.4倍多かった一方、最も沈着量が多い場合でも3.7kg N/haであった。窒素沈着は、正味の窒素無機化および硝化速度、16S rRNAおよび細菌のamoA遺伝子の存在量と有意に相関していた。環境DNA解析に基づく土壌微生物群集構造は、リター層と表層土壌で異なっていたが、林縁と林内では類似していた。土壌の炭素/窒素比、および硝酸とアンモニウムの含有量に対する窒素沈着の有意な相関も観察された。以上より、窒素可給性の低い森林では、林縁における緩やかな窒素沈着の増大が土壌微生物の活性と存在量を増大させることが示された。
永野 博彦; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
Soil Science and Plant Nutrition, 65(5), p.525 - 533, 2019/10
被引用回数：3 パーセンタイル：17.34(Plant Sciences)温暖化によって増大すると予測されている土壌水分の変動が火山灰土壌の二酸化炭素(CO
)放出に及ぼす影響を評価することを目的に本研究を行った。茨城県内の温帯林で採取した理化学性の異なる2種類の火山灰土壌(土壌AおよびB)を乾燥-湿潤サイクル条件および一定水分条件それぞれで培養し、CO放出速度を比較した。乾燥-湿潤サイクルにおけるCO放出速度は水分一定条件での放出速度よりも最大49%大きかった。また乾燥-湿潤サイクルによるCO放出の増大は、典型的な火山灰土壌である黒ボク土により近い土壌Bでより大きかった。放出されたCOの炭素安定同位体比を測定したところ、乾燥-湿潤サイクルによって年代の古いもしくは微生物代謝の進んだ土壌有機物の分解が促進されたことが示唆された。以上より、国内に広く分布する火山灰土壌の中でも土壌有機物安定化の能力が特に高いとされてきた黒ボク土であっても、他の土壌と同様に乾燥-湿潤サイクルに対しては脆弱であることが示唆された。また、将来起こりうる土壌水分の変動増大は、土壌のCO放出を促進する重大なポテンシャルを有することも示された。
永野 博彦; Kim, Y.*; Lee, B.-Y.*; 重田 遥*; 犬伏 和之*
Soil Science and Plant Nutrition, 64(6), p.793 - 802, 2018/12
被引用回数：5 パーセンタイル：26.58(Plant Sciences)北半球の高緯度生態系における年間温室効果ガス(GHG)収支を決定する重要なプロセスである凍結土壌の融解中に起きる炭素動態の変化を調べるために、本研究では、内陸アラスカのクロトウヒ林から採取した凍結土壌コアの培養実験を行った。地表面から永久凍土がある深さ90cmまでのコアを、3層(表層,中間層,下層)に分けた。次いで、各層から分取した12土壌(1層につき4土壌)を3週間培養し、二酸化炭素(CO)およびメタン(CH
)フラックスを測定した。培養中、温度を0から10
Cまで1週間ずつ変化させた。表層および中間層の8土壌のうち6土壌では、CO放出量が0Cよりも5Cで1.5-19.2倍大きかったが、これら6土壌のうち3土壌のCO放出は、10Cでの培養で減少した。CH放出は、0Cで培養した下層土壌で最大であった。0Cで培養した表層および中間層の土壌でも、CH放出が観察された。5および10Cでは、下層土壌のCH放出が減少し、表層および中間層の土壌はCH吸収を示した。嫌気的CH酸化および生成の阻害物質(2-bromoethane sulfonate)を添加すると、CH吸収と放出の両方が減少した。細菌および古細菌群集のゲノム情報は土壌の深さとともに変化したが、融解に対しては安定であった。以上より、北方のクロトウヒ林における土壌のGHGフラックスは土壌融解に敏感かつ多様に反応する一方、細菌および古細菌の全体的な群集構造は融解に対して安定的であることが判明した。
N as a tracerHung, N. V. P.*; 渡部 詩織*; 石川 伸二*; 大竹 憲邦*; 末吉 邦*; 佐藤 孝*; 石井 里美; 藤巻 秀; 大山 卓爾*
Soil Science and Plant Nutrition, 59(6), p.888 - 895, 2013/12
被引用回数：4 パーセンタイル：13.92(Plant Sciences)The quantitative analysis of the initial transport of fixed N in intact nodulated soybean plants was investigated at the vegetative stage and pod-filling stage by the N pulse-chase experiment. The nodulated roots were exposed to N gas labeled with a stable isotope N for 1 hour. Plant roots and shoots were separated into three sections with the same length of the main stem or primary root. Approximately 80% and 92% of fixed N was distributed in the basal part of the nodulated roots at vegetative and pod-filling stage the end of 1 hour of N exposure, respectively. In addition, about 90% of fixed N was retained in the nodules and 10% was exported to root and shoot after 1 hour of N exposure at pod-filling stage. The percentage distribution of N in the nodules at pod-filling stage decreased from 90% to 7% during the 7 hours of the chase-period, and increased in the roots (14%), stems (54%) leaves (12%), pods (10%), and seeds (4%). The N distribution was negligible in the distal root segment, suggesting that nitrogen fixation activity was negligible and recycling fixed N from the shoot to the roots was very low in the initially short time of the experiment.
N into the soluble high-molecular compound in rice (
L.) roots by application of N-labeled nitrate/nitrite米山 忠克*; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 藤巻 秀
Soil Science and Plant Nutrition, 57(2), p.279 - 282, 2011/05
被引用回数：4 パーセンタイル：14.06(Plant Sciences)The nitrate/nitrite response, which occurs within minutes for the gene expression of the primary nitrogen metabolism in higher-plant roots, has almost been described, but the intermediate signaling molecule that exerts in signal transduction remains to be elucidated. We hypothesized that the constitutively present signaling molecule may bind quickly to exogenously applied nitrate/nitrite to high-molecular compounds, which may include intermediate signaling molecules, in the roots of the rice plant ( L.), the segmented roots of rice seedlings were exposed to N-labeled nitrate/nitrite for either 2 or 5 min at 25C. The supernatant of the Tris-buffer root extract was separated by a desalting pre-packed column. The incorporation of N into the high-molecular fraction was identified by N feeding for 2 min, and by N feeding for 5 min, however, the amount of N incorporation was not increased. Although our findings are preliminary, it was clearly demonstrated that N-labeled nitrate/nitrite was quickly incorporated into a limited amount of the soluble high-molecular compound(s). The formation of NO
-bound proteins, which may play a role in nitrate/nitrite signal transduction, is discussed.
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：15 パーセンタイル：40.85(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 N (half life: 9.97 min)-labeled radioactive nitrogen gas. N was produced from the 
O (p, 
) N nuclear reaction. COwas filled in a target chamber and irradiated for 10 min with protons at energy of 18.3 MeV and electric current of 5 
A which was delivered from a cyclotron. All CO 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 [N]-nitrogen gas was collected by monitoring the chromatogram. The obtained gas was mixed with 10 mL of O and 5 mL of N 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 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 
0.10 mol Nh
(mean SD) from the PETIS image data. The decreasing rates of assimilated nitrogen were also estimated as 0.012 0.011 mol Nh (mean SD).
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 
C (half life: 20.4 min)-labeled radioactive carbon dioxide gas to leave blades of rice plants, and serial images of 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 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 N was observed at the nodules.
藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 伊藤 小百合; 茅野 充男*; 中村 進一*
Proceedings of 16th International Plant Nutrition Colloquium (IPNC-16) (Internet), 1 Pages, 2009/04
カドミウム107トレーサの製造法を開発し、ポジトロンイメージングを用いて、栄養成長期及び生殖成長期のイネにおけるカドミウムの輸送動態を定量的に解析した。その結果、土壌から玄米に至る過程において導管から篩管への乗り換えが重要なステップであり、それが節で行われていることを推定した。
中村 進一*; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 伊藤 小百合; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀
Proceedings of 16th International Plant Nutrition Colloquium (IPNC-16) (Internet), p.1181_1 - 1181_2, 2009/04
Reduction of cadmium (Cd) accumulation in farm products has become more and more important in order to produce them in a safe and sustainable manner. It is necessary to elucidate mechanisms of Cd distribution in plants. However, these mechanisms are not fully understood. The purpose of our work is to clarify these mechanisms by visualizing Cd absorption, transport and accumulation non-invasively using positron-emitting tracer imaging system (PETIS). 
Cd (half-life: 6.5 hr) was used as a positron-emitting tracer in the PETIS experiments. We succeeded to obtain serial images of cadmium distribution in oilseed rape plants (
L.). Strong Cd signals were observed in the basal region of the shoot. We also could see strong signals in the node of oilseed rape plants. Cd distribution in oilseed rape plants will be discussed quantitatively using the results from PETIS experiments.
石川 覚*; 倉俣 正人*; 阿部 匡*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 河地 有木; 藤巻 秀
Proceedings of 16th International Plant Nutrition Colloquium (IPNC-16) (Internet), P. 1151, 2009/04
We analyzed the real-time translocation of Cd from root to shoot among 6 rice cultivars using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). Cd first accumulated at the basal region of the shoot within 2 h after the exposure and the signals were much stronger in high-Cd-accumulating cultivars (indica) than in low-Cd-accumulating ones (japonica). Cd accumulated increasingly at the upper portion of the shoot with time, and the signals were obviously strong in high-Cd-accumulating cultivars. These results suggest that the different ability of root-to-shoot translocation of Cd is closely related to the genotypic variation in shoot Cd accumulation in rice.
角野 貴信; 舟川 晋也*; 小崎 隆*
Soil Science and Plant Nutrition, 55(2), p.243 - 251, 2009/04
被引用回数：11 パーセンタイル：32.28(Plant Sciences)湿潤アジアにおける土壌有機物動態を詳細にモデル化するためには、易分解性炭素(PMC),窒素(PMN),難分解性炭素(ROC),窒素(RON)量を規定する土壌及び気象特性値を明らかにする必要がある。タイ,インドネシア,日本の耕地及び森林から得られた89点の表層土壌を、一定温度・水分含量で静置培養し、放出されたCO及び無機態Nを経時的に定量した。積算した無機化C及びN量を幾つかのモデルにフィッティングさせ、速度定数,PMC,PMN量を算出した。ROC及びRONは、それぞれ全C及び全N量とPMC,PMNとの差とした。段階的重回帰分析の結果、PMC及びPMNは軽比重画分(
1.6gcm
)の炭素(LFC)及び窒素量(LFN)と粘土含量によって規定されていた。一方、ROC及びRONは、おもに軽比重画分の有機物と非晶質鉱物、及び粘土含量によって規定されていた。湿潤アジアにおける土壌有機物動態の正確な理解のためには、物理分画が有効であるだけでなく、非晶質鉱物など、母材の違いによる影響を詳細に検討する必要があることがわかった。
interception of the parasitic angiosperm 
spp. using a positron-emitting tracer imaging system and NO
; A New method for the visualization and quantitative analysis of the NO interception ratio河地 有木; 藤巻 秀; 阪本 浩一*; 石岡 典子; 松橋 信平; 関本 均*
Soil Science and Plant Nutrition, 54(3), p.408 - 416, 2008/06
被引用回数：10 パーセンタイル：29.31(Plant Sciences)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(NO, 
F)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に続いて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数理解析した。その結果、73.63.9%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。
Mn translocation in barley monitored using a positron-emitting tracer imaging system塚本 崇志*; 中西 啓仁*; 清宮 正一郎*; 渡辺 智; 松橋 信平; 西澤 直子*; 森 敏*
Soil Science and Plant Nutrition, 52(6), p.717 - 725, 2006/12
被引用回数：35 パーセンタイル：62.91(Plant Sciences)Until now, the real-time uptake and movement of Mn, has not been documented in plants. In this study, the real-time translocation of Mn in barley was visualized using Mn and PETIS. In all cases, Mn first accumulated in the discrimination center (DC), suggesting that this region may play an important role in Mn distribution in graminaceous plants. Mn deficient barley showed greater translocation of Mn from roots to shoots than did Mn-sufficient barley. In contrast, the translocation of Mn from roots to shoots was suppressed in Mn-excess barley. In Mn-sufficient barley, the dark treatment did not suppress the translocation of Mn to the youngest leaf, suggesting that the translocation of Mn to the youngest leaf is independent of the transpiration stream. Our results show that the translocation of Mn from the roots to the DC depends passively on water flow, but actively on the Mn transporter(s).
松橋 信平; 藤巻 秀; 河地 有木; 阪本 浩一; 石岡 典子; 久米 民和
Soil Science and Plant Nutrition, 51(3), p.417 - 423, 2005/06
被引用回数：24 パーセンタイル：52.09(Plant Sciences)高濃度炭酸ガス環境に対する植物の応答を明らかにすることを目的に、異なる炭酸ガス濃度下での光合成産物の移行をポジトロンイメージング装置で計測し、輸送速度と輸送中の分配について定量的解析を行った。炭酸ガス濃度を通常大気中(350ppm)及び高濃度(1000ppm)としたソラマメの本葉からCOを吸収させ、茎中でのC光合成産物の移行をポジトロンイメージング計測により画像化した。得られたデータを伝達関数法を用いた数理的な手法により解析した結果、本葉の炭酸ガス濃度上昇への応答として、茎中での光合成産物の移行速度と根への分配比が高まることを明らかにした。また、光合成産物の輸送速度は、COを吸収させた本葉から遠くなるほど大きくなることを明らかにした。
O-water flow in tomato and rice in the light and dark using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS)森 敏*; 清宮 正一郎*; 中西 啓仁*; 石岡 典子; 渡辺 智; 長 明彦; 松橋 信平; 橋本 昭司; 関根 俊明; 内田 博*; et al.
Soil Science and Plant Nutrition, 46(4), p.975 - 979, 2000/12
被引用回数：29 パーセンタイル：57.23(Plant Sciences)ポジトロン放出核種イメージングシステム(PETIS)を用いることによって植物中の水の流れの画像化に成功した。ポジトロン放出核種のO原子で構成される水分子(標識水)をトマトとイネに経根投与し、植物生体内の標識水の移行速度と分布を動的に画像化した。画像から O-水の生体内移行は光によって制御され、暗条件ではほぼ完全にその動きを停止することがわかった。トマトの茎とイネの新葉における水の移動速度は光の強度が500mol m
/sのとき、それぞれ1.9 cm/sと0.4 cm/sであった。イネの新葉の場合の速度はトマトの茎のそれの1/5であったが、光の強度を3倍にすると速度が1.7倍になることがわかった。
林 浩昭*; 岡田 好田*; 松橋 信平; 久米 民和; 茅野 充男*; 真野 弘範*; 石岡 典子; 内田 博*
Plant Nutrition, 0, p.141 - 145, 1997/00
植物体内で栄養素は、導管及び篩管を通って循環する。根から吸収された養分は葉に送られ、葉で代謝された栄養素は再び根等に送られる。導管や篩管液の採取が、植物中の栄養素移行パターンを知る第1歩である。そこで、水耕栽培したイネを用いて、種々の栄養素の循環を導管液や篩管液を分析して調べた。導管液は葉鞘や葉身に切込みを入れて収集し、篩管液は「昆虫レーザー法」と呼ばれる虫の嘴を切って採取する方法で集めた。これらの液の成分をHPLC分析して検討した。窒素に関しては、Nを用いてポジトロン・イメージを計測した。これらの結果、液中の成分は培養液の組成の影響を受けること、窒素の動きは10分以内に可視化できることなどを明らかにした。
久米 民和; 松橋 信平; 島津 昌光*; 伊藤 均; 内田 博*; 辻 淳憲*; 石岡 典子; 松岡 弘充; 長 明彦; 関根 俊明
Plant Nutrition for Sustainable Food Production and Environment, 0, p.169 - 170, 1997/00
線照射処理した植物について、ポジトロン・イメージング装置を用いて物質の吸収・移行を計測した。4.8
5.0cmの平面検出器を2台対向させ、消滅線を計測することにより画像を得た。ダイズの切断した茎からF-水(5MBq/ml)を2分間吸収させた後、30分間計測した結果、葉におけるF量は10分以内に最大値に達した。しかし、100Gy照射して障害を与えたダイズでは、吸収・移行が著しく遅くなり25分以上を要した。切りバラの殺虫を目的として800Gyの線を照射した場合、花部へのFの移行は非照射に比べ著しく少なかった。2%のグルコースを添加すると吸収回復効果が認められた。これらの結果は、肉眼的な開花遅延効果に対応しており、植物の障害及び回復機能を調べる上で有効な手段となり得ると考えられた。
松橋 信平; 島津 昌光*; 久米 民和
Plant Nutrition for Sustainable Food Production and Environment, 0, p.217 - 218, 1997/00
ペクチン質への照射によるファイトアレキシンエリシター活性の増大について検討した。ペクチン質の酵素分解低分子物は、植物の防御物質であるファイトアレキシンを誘導するエリシターとして作用する。ペクチン質を放射線照射により低分子化し、より高いエリシター活性が得られるかを調べたところ、1000kGyおよび2000kGy照射試料の低分子画分で高いグリセオリン活性が得られ、1000kGy照射試料で高いオーキシンによる茎の伸長の阻害活性が得られた。これらの結果より、放射線照射により得られた分子量5,000以下のペクチン質は、酵素分解により得られるペクチン質より高いファイトアレキシンエリシター活性を有することが明らかとなった。この分解物は、植物の防御機能の向上に役立つのではないかと推察された。
Fe and 
C-rhodotorulate in iron-stressed tomatoG.W.Miller*; 重松 昭世*; 泉二 奈緒美*; 柴部 禎巳
J. Plant Nutrition, 13(2), p.201 - 214, 1990/00
被引用回数：5 パーセンタイル：21.96(Plant Sciences)鉄要求性のトマトでは、根寄生酵母Rhodotorula pilimanaeの生産するロドトリック酸鉄、(RA)Fe、が鉄の供給源となっている。ここではトマトの(RA)Feの吸収・移行の機構をしらべた。鉄濃度の低い条件で育生した9日令のトマトの苗にC-およびFe-(RA)Feをそれぞれ6,24,48h吸収させオートラジオグラフィ(ARG)をおこなった。ARGおよび植物体の分析からCおよびFeは、トマトの根、茎、葉とくに若い葉に大量に吸収・移行していることがわかった。Fe-EDTAなどのキレート化合物は根の表面で還元され、生じたFe
のみが吸収され、リガンドは吸収されないとされているが、トマトは(RA)Feを分子の形で、または還元形のFeとリガンドの双方を吸収していることがあきらかになった。
transport in relation to root uptake of CO in rice plant樋口 利彦*; 葉田 可林; 天正 清
Soil Science and Plant Nutrition, 30(2), p.125 - 136, 1984/00
被引用回数：35 パーセンタイル：84.14(Plant Sciences)水稲根により吸収された炭酸の多くは地上部へ移動し固定され、一部は葉鞘より大気へ排出される。COの水稲体地上部への移動および大気への排出過程のメカニズムを明らかにする目的で前報に引続きトレーサー実験によって検討を加えた。水稲は小麦と異なり、
COをより早く経根的に吸収し、主として葉鞘部で同化固定する。呼吸阻害剤2、4-DNP、NaNの処理では、水稲、小麦共に地上部へのCO移行に影響はなかった。水分吸収抑制剤マンニトールは、水稲には影響はなかったが、小麦には顕著な影響が認められた。水稲と小麦の根中ガス容積を調べた結果、水稲は小麦の10~15倍を示し、CO経根吸収における水稲の特異性は、よく発達した通気組織系に原因があると推察した。なおCOの排出部位は主として葉鞘部の気孔と考えられるが、葉鞘部内表皮からもありうることを示唆した。
