2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Cherenkov light imaging system for plant study
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16H03908
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
河地 有木 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員(定常) (70414521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤巻 秀 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 本部 経営企画部, 上席研究員(定常) (20354962)
山本 誠一 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00290768)
渡部 浩司 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (40280820)
井上 千弘 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30271878)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | チェレンコフ光 / Cs-137 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度構築した高感度Charge-Coupled Device（CCD）カメラを基盤とした植物研究用のチェレンコフ光イメージングシステムを用いた植物実験を一つのデモンストレーションとして実施した。
植物に対しチェレンコフ光イメージングを行うには、微弱なチェレンコフ光の撮像に必要な厳密な暗環境と、植物の育成に必要な植物育成環境の両立が必要である。このため、植物育成庫内に暗箱を設置し、さらに暗箱内に光調整用のLEDを設置することで、暗環境と植物育成環境を両立した。ここで、植物自身が発する遅延発光がチェレンコフ光検出の阻害要因となる。よって、撮像対象植物を暗環境で1時間馴化させ、その影響を排除する実験プロトコルを作成した。
実験では、播種後11 日目のダイズの根にCs-137を含むトレーサ溶液を投与し、地上部におけるCs-137由来のチェレンコフ光を4日間連続撮像した。トレーサ溶液は、K+を除いた水耕液 に10 MBqのCs-137を混合したものを使用し、投与から24 時間後、K+を含む通常の水耕液へと交換した。撮像の結果、ダイズ体内の高精細なセシウム分布動画像の取得に成功した。
また、放射線が媒質中を進行する場合の発光現象は、水中でのチェレンコフ光しきい値以下でも生じることから、チェレンコフ光以外の物理的メカニズムが存在することが示唆されてきた。このメカニズム解明とともに、この現象を、生命科学研究に向けた応用のみならず、医療、特に放射線治療に向けた医用研究につなげていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画通り、植物体内元素の動態画像の取得に成功した。
さらに、放射線発光現象についての基礎研究、医用応用研究といった新たな展開も進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はセシウム元素以外の必須元素の植物体内動態の撮像を視野に入れる。
さらに、分光などの手法を用いて放射線による発行機序を究明する。
医用応用研究を進める。
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