2020 Fiscal Year Research-status Report
同位体イメージングによる樹木木部への炭素の移動と固定過程の解析
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18K05758
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹内 美由紀 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 主任研究員 (20378912)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
則定 真利子 東京大学, アジア生物資源環境研究センター, 准教授 (00463886)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 木部形成 / 細胞壁 / 二次イオン質量分析法 / 同位体イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光合成によって樹木に吸収された炭素が樹木内で移動し木部組織へ堆積する過程を調べ、光合成や炭素の動きとの関係から木部形成過程を明らかにすることを目的とする。そのために、炭素安定同位体(13C)標識した二酸化炭素を投与して光合成により取り込ませたポプラを作製し、投与した13Cの木部における濃度や分布の変化を調べている。
前年度までに木部細胞壁を構成する主要な成分中の13C比分析を行い、各成分への13C取り込みの経時変化を明らかにすることができた。しかし、この実験では木粉からセルロースやリグニンを調製する方法を用いたため位置情報は得られない。一方、SIMSによる高分解能同位体マッピングでは、木部における13Cの詳細な分布が得られており、13Cマッピングではセルロースやヘミセルロースの各細胞壁成分の堆積や分泌を示唆する特徴的な13C分布が見られた。これらの13C分布結果をさらに解析するためには位置情報と成分の情報を合わせて取得することが重要であると考え、次の2つの実験を行った：a) 連続切片を作製することにより、形成層からの位置情報を保持した状態でセルロースあるいはリグニンを単離して、それぞれの成分中の13C濃度をIRMSにより測定する、b) 木部組織片を用いて脱成分処理を行って、組織構造を維持したままでセルロースのみを残したブロックを調製し、SIMSによりセルロース中の13C分布を可視化分析する．これらの実験の結果から、特に木部組織上でセルロースに固定された13C分布すなわちセルロースの堆積期間が明らかになった。同時にその分布からセルロースの堆積に由来すると考えていた13C標識がヘミセルロースの堆積によることが示され、ヘミセルロースの堆積過程について興味深い結果を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
昨年度前半は計画通りに実験を行うことが困難であったため、進捗は遅れている。
師部や木部や放射組織を対象とした実験については予定していた植物試料の調製ができず、次年度に延期した。
細胞レベルの13C分布とその13Cが含まれる成分の関係については、成分の特定について進捗を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度には、次の2点から木部中の13C分布について研究を進める予定である：
1) 13CO2標識した試料を作製し、これまでに検討した、凍結乾燥法を用いた方法でSIMS分析用の試料調製を行い、同位体イメージングによる標識13C分布の解析を行う。特に師部や木部放射組織に注目して研究を進める予定である。
2) 13CO2標識した試料について、形態の保存に優れる凍結置換固定試料を作製する。電子顕微鏡観察とSIMSによる同位体イメージングを平行して行い、細胞壁成分の分泌と堆積について細胞レベルの分析を行う。
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| Causes of Carryover |
2020年度は研究活動が制限されたため当初の予定通りに実験を行うことができず、研究全体が遅れて次年度使用額が生じた。次年度使用額については、予定していた実験を遂行するための試薬購入や装置利用経費として使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
