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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

https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.14.1210a
 被引用回数：16 パーセンタイル：52.87(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.

報告書

第3回イオンビーム生物応用研究ワークショップ論文集; 2004年9月29日,高崎研究所

松橋 信平; 鈴井 伸郎; 石岡 典子

JAERI-Conf 2005-010, 79 Pages, 2005/09

JAERI-Conf-2005-010.pdf:8.08MB

TIARAのイオンビームを利用したバイオ分野の研究をより一層発展させるため、第3回イオンビーム生物応用研究ワークショップ「ポジトロンイメージングを用いた植物研究の新展開; リアルタイム画像で見る植物の機能」を平成16年9月29日、日本原子力研究所高崎研究所ベンチャー棟大会議室において開催した。本ワークショップは、植物ポジトロンイメージング技術の一層の普及,産学官の連携推進、及びポジトロンイメージングによる植物機能解析研究の今後の研究計画に資することを目的とした。イオンビームを用いた生物応用研究,ポジトロンイメージング法を用いた植物機能解析の研究、及びポジトロンイメージング計測を支える技術の研究開発などについて成果報告があり、ポジトロンイメージング研究の将来展望について討議した。

論文

Real-time monitoring and analysis of nutrient transportation in a living plant using a positron emitting tracer imaging system (PETIS)

松橋 信平

Gamma Field Symposia, (43), p.71 - 79, 2004/00

植物研究用ポジトロンイメージング装置を用いて、植物の主栄養素である炭素及び窒素の吸収,同化後の体内挙動を可視化計測し、得られたデータの数理的解析研究を進めている。この手法の開発により、従来の計測手法では求めることが困難な同化産物の輸送や分配の定量が可能となった。本シンポジウムでは、ポジトロンイメージング計測の原理・特徴と利点,ポジトロンイメージング計測により可視化した、生きた植物による炭素・窒素栄養の吸収と同化産物の体内挙動について紹介する。また、数理的解析により、高濃度炭酸ガス環境で光合成産物の転流速度が上昇することを明らかにした成果などを紹介する。

論文

Detection and characterization of nitrogen circulation through the sieve tubes and xylem vessels of rice plants

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、$$^{13}$$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。

報告書

飼料および飼料原料の放射線処理に関する基礎的研究

久米 民和

JAERI-M 83-161, 96 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-161.pdf:3.0MB

飼料および飼料原料の安全性の確保ならびに貯蔵性の向上に放射線照射を利用するための基礎として、殺菌効果、照射にともなう成分変化、未利用資源飼料化への応用等について検討した。飼料や飼料原料中の汚染微生物のうち問題となる病原性細菌や好浸透圧性糸状菌を殺菌するための必要線量は0.8Mredであると結論した。また、この照射にともなう飼料の主要成分や栄養価などの劣化はほとんどなく、貯蔵前に殺菌線量の照射を行うことにより貯蔵中の成分変化や養分損失を抑制できることが明らかとなった。またコンベアを用いた照射装置によるパッケージ照射を行い、飼料中の線量均一度、処理コストなど実用規模での照射技術に関する資料を得た。さらに、照射による廃液中のタンパク質の凝集や、凝集剤用多糖類の分解などを利用した未利用資源飼料化への応用の可能性を明らかにした。

論文

Role of cellular catalase on the radiosensitization of bacterial vegetative cells by N$$_{2}$$O

渡辺 宏; 飯塚 廣*; 武久 正昭

International Journal of Radiation Biology, 43(1), p.85 - 90, 1983/00

https://doi.org/10.1080/09553008314550071
 被引用回数：7 パーセンタイル：77.81(Biology)

種々の細菌栄養細胞に対するN$$_{2}$$Oの効果を説明できる反応機構はまだ解明されていない。我々は種々の栄養細胞に対するN$$_{2}$$Oの作用の違いが細胞内カタラーゼに起因するとの考えの基に、N$$_{2}$$O増感作用におけるカタラーゼの役割を明らかにするため、種々の細菌に対するN$$_{2}$$Oの効果とカタラーゼ活性との関係について検討した。1$$mu$$M/min以上の活性を示す細菌では、N$$_{2}$$Oによる増感率と活性の間に一定の相関が認められ、活性の○いもの程N$$_{2}$$Oによって増感されやすいことが明らかになった。この相関関係によって、今まで不明であった生育時期による増感率の違いや、細菌の種類による増感率の違いはすべてカタラーゼ活性との関係で説明できる。またOHラジカル、H$$_{2}$$O$$_{2}$$およびカタラーゼが関与する反応として、N$$_{2}$$Oによる増感作用は次のような反応機構によって起ることを提起した。(1)RH+OH$$rightarrow$$R・+H$$_{2}$$O (2)H$$_{2}$$O$$_{2}$$$$rightarrow$$(カタラーゼ)O$$_{2}$$+H$$_{2}$$O (3)R・+O$$_{2}$$$$rightarrow$$RO$$_{2}$$・

論文

各種細菌に対するN$$_{2}$$Oの放射線増感作用における細胞内カタラーゼの役割

渡辺 宏; 飯塚 廣*; 武久 正昭

食品照射, 16(1), p.33 - 36, 1981/00

細菌栄養細胞に対するN$$_{2}$$Oの放射線増感作用はOHラジカルとH$$_{2}$$O$$_{2}$$の協同作用によって起る。この増感作用に対する細胞内タラーゼの役割を明らかにするため、8株の細菌に対するN$$_{2}$$Oの効果とカタラーゼ活性を測定した。その結果、活性の高い細菌ほどN$$_{2}$$Oによって増感されやすく、活性の低い細菌では増感が認められなかった。以上の結果から次のような増感機構を提起した。RH+OH$$rightarrow$$R・+H$$_{2}$$O、H$$_{2}$$O$$_{2}$$カタラーゼ$$rightarrow$$H$$_{2}$$O+O$$_{2}$$、R・+O$$_{2}$$$$rightarrow$$RO$$_{2}$$・、即ちターゲット分子にOHラジカルが反応して有機ラジカル(R・)を作り、カタラーゼによってH$$_{2}$$O$$_{2}$$から作られたO$$_{2}$$がこのR・と反応することによって、ラジカルで生じた障害が固定され、その結果死滅が起るというものである。

口頭

ポジトロンイメージング(PETIS)による根系が分泌した有機物の可視化と定量解析

尹 永根; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 小柳 淳*; 中村 卓司*; 信濃 卓郎*; 藤巻 秀

no journal, , 

土壌環境中の難溶性の栄養素を獲得するために、根が根圏土壌へ有機酸等を分泌することはよく知られているが、根の各部位における分泌がどのように制御されているのかは、未解明のテーマである。我々は、$$^{11}$$CO$$_{2}$$(半減期20分)とポジトロンイメージング技術(PETIS)を応用すれば、根系を破壊することなく、光合成産物の根系への転流と有機酸等の根圏土壌への分泌の両方を観測し、定量的解析を行うことが可能であり、したがって「分泌」の制御機構の謎が解明できると考えた。本研究では、新たに開閉式「根箱」を開発し、光合成産物の根系への転流と根圏土壌への分泌の両方を可視化するための実験系の確立した。PETISによる撮像実験の結果、地上部へのトレーサ投与から65分間で根系全体に光合成産物が行き渡る様子を動画像として捉え、さらに植物体を取り除いた後、土壌に残された$$^{11}$$C-分泌物の分布を画像化することにも成功した。画像データを元に、基部, 主根, 側根の部位別に光合成産物の転流量と分泌量を解析したところ、側根において根への転流量に対する土壌への分泌量の割合が最も多いこと等が明らかになった。

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