2016 Fiscal Year Research-status Report
イネ腋芽の成長評価用４次元MRIマイクロスコピーの開発
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15K04719
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
寺田 康彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20400640)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 植物用MRI / ４次元マイクロスコピー / イネ / 地下茎腋芽 / 成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物試料の成長をMRI観察することができる4次元マイクロイメージングシステムを開発し、その装置によって、イネ地下茎のメリステムの成長機構や環境応答の知見を得ることを目的としている。昨年度までに、イネの地下腋芽の切片試料をMRIで観察するために必要な、高周波コイル（信号送受信用）と勾配磁場コイル（位置情報付加用）を開発した。
平成２８年度までに、静磁場強度が4.7T（プロトン共鳴周波数202MHz）と9.4T(同400MHz)の縦型超伝導磁石におけるMRIシステムとして、磁気遮蔽性能に優れるアクティブシールドコイルを開発した。また、静磁場均一性を向上させるための、高次の電流シムコイルシムコイル技術を開発した。さらに撮像用シーケンスの開発を行った。撮像時間短縮のための圧縮センシング技術を改良した。また、NMRパラメタの同時取得が可能な磁気共鳴指紋法などの検討を行い、画像アーチファクトの出現とハードウェアの不完全性の影響を検討した。その結果、磁場強度が高いほど、緩和時間の推定誤差が大きくなることが分かった。
さらに、このシステムで地下茎腋芽のメリステムの成長過程をより詳細に観察し、成長機構解析を行った。その結果、以下のことが分かった。まず、成長のタイミングが地上部のシュートと地下茎の内部で独立に調節されていることが分かった。茎の伸長や生殖切り替えは地上部のシュートの内部で密接にリンクしているが、地下茎内部では分離していた。地上部のシュートについている芽とは対照的に、地下茎の芽はいくつかの葉を初期化し、元々の地下茎に向かって正しい角度で成長するように曲がっていた。この発見により、地下茎と地上部のシュートの両方に共通の成長システムが使われているが、調節の時間的な変化が、地下茎の成長の可塑性の源である可能性があるという事が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度までに、静磁場強度が4.7T（プロトン共鳴周波数202MHz）と9.4T(同400MHz)の縦型超伝導磁石におけるMRIシステムのハードウェア開発をほぼ終えている。また、新規ハードウェア技術として、任意曲面形状の勾配磁場コイルの設計技術を開発した。これにより、より高強度の勾配磁場を生成することが可能となり、エコー時間の短縮による信号の高強度化などが可能となった。また、撮像法として、緩和時間マップを高速に取得する磁気共鳴指紋法を開発した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，より自然に近い環境を実現するため、280mm水平ボアの1.5T横型超電導磁石（プロトン共鳴周波数64MHz）を用いて、地下茎撮像用システムを構築する。このシステムは、広い磁場均一空間をもっており、化学シフトイメージングなどに、より適している。また、イネ地下茎の成長方向と同じ水平方向にボアがあるため、自然環境下での観察が可能となる。この磁石用に、信号送受信用の高周波プローブと、磁場補正用のシムコイルシステム、高強度勾配磁場システムの開発を行う。また、撮像用シーケンスの開発として、昨年度より引き続き、圧縮センシングや磁気共鳴指紋法の開発を行い、撮像の高速化と効率化を図る。これらのシステムを使って4次元マイクロイメージングを行い、イネの成長過程に関する植物学的な知見を得る。
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| Causes of Carryover |
当初予定していなかった、カナダのHaliffaxにおいて開催されるInternational Conference on Magnetic Resonance Microscopyに参加することになり、出張費用が新たに必要となったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記学会への参加費や渡航費に充当する。
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