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Development of real-time imaging and quantitative analysis system on nutritional absorption and excretion by crop plant root

Research Project

Project/Area Number 23380155
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Agricultural information engineering
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

FUJIMAKI Shu  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, グループリーダー (20354962)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) NAKAMURA Shin-ichi  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (00322339)
SHINANO Takuro  独立行政法人農業, 食品産業技術総合研究機構・福島研究拠点農業放射線研究センター, センター長 (20235542)
SUZUI Nobuo  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (20391287)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) KAWACHI Naoki  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (70414521)
ISHII Satomi  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究員 (10391286)
YIN Yong-gen  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 博士研究員 (50609708)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2011: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywords非破壊計測 / ポジトロンイメージング / PETIS / ガンマカメラ / 根圏 / 吸収 / 分泌 / 元素動態 / イメージング / 経根吸収 / ラジオアイソトープ / 根系 / 有害物質 / RI
Research Abstract

The nutritional absorption and excretion by plant root systems are one of the most important functions for agriculture; however, they are usually hidden under the ground and hardly analyzed by direct observations.
In this study, novel methods of live imaging and kinetic analysis of absorption / excretion by the root were developed based on current radiotracer imaging technologies such as PETIS. Moreover, some important nutritional features and functions of plant root have been elucidated by using the established methods. For example, cadmium absorption by oilseed rape plants was directly observed using the newly developed root-zone imaging method, and we found that treatment of glutathione, a common tripeptide in a wide variety of organisms, onto the root induces cadmium excretion to the nutrient solution and thus suppresses cadmium uptake to the aboveground parts. These results demonstrated that our new methods are highly promising in the plant and agricultural sciences.

Report

(4 results)
  • 2013 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (48 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (37 results) (of which Invited: 10 results) Remarks (6 results)

  • [Journal Article] A kinetic analysis of cadmium accumulation in a Cd hyper-accumulator fern2013

    • Author(s)
      Yoshihara, T., Suzui, N., Ishii, S., Kitazaki, M., Yamazaki, H., Kitazaki, K., Kawachi, N., Yin, Y.-G., Ito-Tanabata, S., Hashida, S.-n., Shoji, K., Shimada, H., Goto, F. and Fujimaki, S
    • Journal Title

      Athyrium yokoscense, and tobacco plants. Plant Cell Environ

      Volume: 37 Issue: 5 Pages: 1086-1096

    • DOI

      10.1111/pce.12217

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    • Author(s)
      Hu, P., Yin, Y.-G., Ishikawa, S., Suzui, N., Kawachi, N., Fujimaki, S., Igura, M., Yuan, C., Huang, J., Li, Z., Makino, T., Luo, Y., Christie, P. and Wu, L
    • Journal Title

      Environ. Sci. Pollut. Res

      Volume: 20 Issue: 9 Pages: 6306-6316

    • DOI

      10.1007/s11356-013-1680-3

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    • Author(s)
      Nakamura, S., Suzui, N., Nagasaka, T., Komatsu, F., Ishioka, N.S., Ito-Tanabata, S., Kawachi, N., Rai, H., Hattori, H., Chino, M. and Fujimaki, S
    • Journal Title

      J. Exp. Bot

      Volume: 64 Issue: 4 Pages: 1073-1081

    • DOI

      10.1093/jxb/ers388

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      鈴井 伸郎
    • Journal Title

      Radioisotopes

      Volume: 62 Pages: 61-63

    • NAID

      10031143286

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      放射線と産業

      Volume: 132 Pages: 7-11

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      富山大学五福キャンパス(富山市)
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      2014-02-26
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      S. Fujimaki
    • Organizer
      8th International Conference on Isotopes
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  • [Presentation] Live-Imaging Technologies at Center Stage: Can They Provide Practical Answers in Plant Nutrition?2014

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      藤巻 秀
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      東京理科大学基礎工学部公開セミナー
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      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
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      2013-07-19
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      尹 永根, 鈴井 伸郎, 河地 有木, 石井里美, 小柳 淳, 信濃 卓郎, 藤巻 秀
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      日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
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      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
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  • [Presentation] 根圏イメージングによるカドミウム動態のイネ品種間差の解析2013

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      日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
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      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
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  • [Presentation] 根に与えたグルタチオンが植物体内のカドミウム分配に及ぼす影響2013

    • Author(s)
      中村 進一, 鈴井 伸郎, 尹 永根, 石井里美, 河地 有木, 頼 泰樹, 服部 浩之, 藤巻 秀
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
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  • [Presentation] 植物体における放射性セシウム動態のガンマカメラを用いたイメージング2013

    • Author(s)
      藤巻 秀, 河地 有木, 尹 永根, 鈴井 伸郎, 石井 里美, 渡部 浩司, 山本 誠一
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      日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
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      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
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  • [Presentation] Live-imaging of Radiocesium Transport in Plants2013

    • Author(s)
      S. Fujimaki, N. Kawachi, Y.-G. Yin, N. Suzui, S. Ishii, H. Watabe, S. Yamamoto
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      17th International Plant Nutrition Colloquium
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      Istanbul Convention and Exhibition Center(トルコ・イスタンブール)
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  • [Presentation] Direct imaging and analysis of root uptake for cadmium using ^<107>Cd2013

    • Author(s)
      N. Suzui, S. Ishikawa, S. Ito-Tanabata, S. Ishii, M. Igura, T. Abe, M. Kuramata, N. Kawachi, S. Fujimaki
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      17th International Plant Nutrition Colloquium
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      Istanbul Convention and Exhibition Center(トルコ・イスタンブール)
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  • [Presentation] Effects of glutathione, applied to roots specifically, on Cd behavior in oilseed rape plants2013

    • Author(s)
      S. Nakamura, N. Suzui, Y.-G. Yin, S. Ishii, N. Kawachi, H. Rai, H. Hattori, S. Fujimaki
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      17th International Plant Nutrition Colloquium
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  • [Presentation] Effects of glutathione, applied to roots specifically, on Cd behavior in oilseed rape plants2013

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      Shin-chi Nakamura, Nobuo Suzui, Yonggen Yin, Satomi Ishii, Naoki Kawachi, Hiroki Rai, Hiroyuki Hattori, Shu Fujimaki
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      Istanbul Convention and Exhibition Center(トルコ・イスタンブール)
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  • [Presentation] Direct imaging and anlysis of root uptake for cadmium using 107Cd2013

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      Nobuo Suzui, Satoru Ishikawa, Sayuri Ito-Tanabata, Satomi Ishii, Masato Igura, Tadashi Abe, Masato Kuramata, Naoki Kawachi, Shu Fujimaki
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      17th International Plant Nutrition Colloquium
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      Istanbul Convention and Exhibition Center(トルコ・イスタンブール)
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  • [Presentation] Live-imaging of Radiocesium Transport in Plants2013

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      Shu Fujimaki, Naoki Kawachi, Yong-Gen Yin, Nobuo Suzui, Satomi Ishii, Hiroshi Watabe, Seiichi Yamamoto
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      17th International Plant Nutrition Colloquium
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      Istanbul Convention and Exhibition Center(トルコ・イスタンブール)
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  • [Presentation] 植物体における放射性セシウム動態のガンマカメラを用いたイメージング2013

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      藤巻 秀、河地 有木、尹 永根、鈴井 伸郎、石井 里美、渡部 浩司、山本 誠一
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      日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
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      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
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      鈴井 伸郎、石川 覚、伊藤 小百合、石井 里美、井倉 将人、安部 匡、倉俣 正人、河地 有木、藤巻 秀
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      尹 永根、鈴井 伸郎、河地 有木、石井 里美、小柳 淳、信濃 卓郎、藤巻 秀
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      藤巻 秀, 鈴井 伸郎ら
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      日本土壌肥料学会
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      鳥取大学(鳥取市)
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      小柳 淳ら
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      鳥取大学(鳥取市)
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      2012-09-05
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      井倉 将人ら
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
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      鳥取大学(鳥取市)
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    • Author(s)
      河地 有木, 尹 永根, 鈴井 伸郎, 石井里美, 渡部 浩司, 山本 誠一, 藤巻 秀
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
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      鳥取大学(鳥取市)
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      2012-09-05
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  • [Presentation] 植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積を抑制するグルタチオンの効果2012

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      中村 進一, 鈴井 伸郎, 近藤 ひかり, 河地 有木, 尹 永根, 石井 里美, 頼 泰樹, 服部 浩之, 藤巻 秀
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
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      鳥取大学(鳥取市)
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      2012-09-05
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  • [Presentation] 土壌-植物系における放射性セシウムの動態の解析への取り組み2012

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      藤巻 秀
    • Organizer
      平成24年春季第59回応用物理学関係連合講演会シンポジウム
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-15
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      藤巻秀
    • Organizer
      平成24年春季第59回応用物理学関係連合講演会シンポジウム
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      早稲田大学(東京都)(招待講演)
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      藤巻 秀
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      その農地汚染問題への応用, 文科省特別研究プロジェクト・しもつけバイオクラスターフォーラム「北関東の農耕地における放射性物質汚染の現状と対策」
    • Place of Presentation
      宇都宮大学(栃木県)
    • Year and Date
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Published: 2011-04-06   Modified: 2019-07-29  

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