1996 Fiscal Year Annual Research Report
環境ストレス応答における園芸植物の多核NMRによる分子動態研究
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08456022
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井上 眞理 九州大学, 農学部, 助教授 (60091394)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 信昭 農林水産省, 食品総合研究所, 主任研究官
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| Keywords | 環境ストレス / 多核NMR / 水の動態 / NMRイメージング(MRI) / スピン-格子緩和時間(T1) / 糖代謝 / 園芸植物(チューリップ球根) / 果実の成熟 |
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| Research Abstract |
本研究では^1H-NMRイメージング(MRI)及び高分解能多核NMRにより環境(温度)変化が球根植物組織の水分子の動態に及ぼす現象とその要因について解明した。まず、チューリップ球根の鱗葉において、低温曝露によりプロトンのシグナル密度が著しく高くなることをMRIにより明らかにした(Iwaya-Inoue et al.Cryo Letters 1996)。これは、TNBTによる活性染色ともよく対応し、低温下の鱗葉では代謝が盛んであることが示唆された。さらに同材料において、水プロトンのシグナルは低温期間が長くなるにつれて徐々に鱗葉全体に広がり分散し、呼吸活性の増大とよく相関した(Iwaya-Inoue et al.Acta Hort.1996)。これらの結果から、低温処理で誘導された水の運動性の増大と、澱粉粒の分解に伴う潜在的な高い代謝活性は、生育適温へ移植後のチューリップ花茎の健全な生長に不可欠なものと考えられる。これらの結果については1996年の国際会議(イスラエル、成田)で3題、国内で5題発表した。
さらに、高分解能^1H-NMRにより、チューリップ各組織の水の状態を知るためにスピン-格子緩和時間(T1)をinversion recovery法により測定し、水の動態成分をスペクトル反転過程とシグナル強度のセミログプロットにより解析した。その結果、T1は100ms以下、300-800ms、及び1000ms以上の3成分で構成され、各器官により異なった構成比をもち、細胞内で異なるコンパートメントを形成していることが示唆された。
一方、果実の成熟過程について、細胞の水の運動性に着目した研究にも着手している。イチジクの果実の水のT1は、成熟に伴い長い成分の水の運動性が増大した。^<13>C-NMR観測や組織化学的手法により、膜構造の崩壊、高分子化合物の低分子化、及び液胞の発達が水の運動性に寄与していると推定される。これらの結果については、1997年春の日本植物生理学会で2題及び、夏の日米合同植物生理学会(カナダ)で1題を発表予定で、なお、投稿論文を準備中である。
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[Publications] Iwaya-Inoue,M.,H.Okubo,E..Matsuo,K.Motooka.,N.Ishida,M.Koizumi and H.Kano: "Characterizing chilling responses for tulip bulbs by ^1H-NMR imaging in relation to metabolicactivity" Cryo-Letters. 17・4. 241-248 (1996)
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[Publications] Watanabe,G.,M.Iwaya-Inoue,A.H.Molla and K.Matsui: "Dynamic state of water characterized by ^1H-NMR relaxation times(T_1)and spectra for pre-chilled tulip plants in growth and developmental stage" Acta Horticulturae. 440. 452-458 (1996)
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[Publications] Iwaya-Inoue,M.,K.Motooka,N.Ishida,M.Koizumi and H.Kano: "Chilling effects for normal growth of tulip bulbs estimated by MRI" Acta Horticulturae. 440. 407-412 (1996)
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[Publications] 井上眞理・本岡圭・石田信昭・小泉美香・狩野広美: "低温処理過程におけるチューリプ球根の^1H-NMRイメージングに寄与する細胞内構造変化" 園芸学会雑誌. 65(別冊)・2. 584-585 (1996)
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[Publications] 渡辺剛史・井上眞理: "チューリップの伸長過程における^1H-NMRによる水の動態変化に関する研究" 園芸学会雑誌. 65(別冊)・2. 586-587 (1996)
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[Publications] Okubo H.M.Iwaya-Inoue,K.Motooka,N.Ishida,M.Koizumi and H.Kano: "Monitoring cold requirement for tulip bulbs by ^1H-NMR imaging" Acta Horticulturae. (in press). (1997)
