ポジトロンイメージングによるダイズ植物における窒素栄養動態解析

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23780264
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 石井 里美 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (10391286)
• Keywords: 窒素固定 / 13N標識窒素ガス / 根粒

Research Abstract

根粒菌が窒素を固定し、窒素化合物を植物体に輸送する様子のイメージングを実現化させるために13N窒素ガストレーサーの製造法の改良を行った。昨年度に定めた”窒素酸化物を13N窒素ガスに還元する”方針に従い、13N窒素ガスの製造するシステムの構築を行った。照射済みのガスから二酸化炭素を取り除くために、ソーダライムを用い、これまで問題となってきた不純物である13N2Oを還元するために、600度に熱した還元銅を用いるシステムを構築した。ソーダライムを詰めた石英管を上流に、還元銅を詰めた石英管を下流に接続し、還元銅の管のみを電気炉で600度に熱した。このシステムに照射後のガスを通過させ、回収した。このガスの成分をガスクロマトグラフィーで分析し、放射能量を測定した。
さらに、非放射性の酸素や窒素ガスを混合し、13N2ガストレーサーとした。ダイズ植物の根にガストレーサーを10 分間投与し、水面を上昇させて追い出した後、ポジトロンイメージング装置によって撮像した。
新しい精製方法により約100ＭＢｑの13N2ガスを回収することができた。また、ガスクロマトグラフィーの分析結果には、13N2Oのピークは認められなかった。すなわち本精製方法により13N2Oが13N2に完全に還元されていることがわかった。また、ダイズ植物の根に投与し、ポジトロンイメージングを行った結果、根粒にシグナルが認められ、窒素固定を観察することができた。また、根粒の窒素固定異なるガス組成における窒素固定の観察を行うことができた。
本年度は製造方法が確立されたといえる。改良を行って、より洗練されたシステムにする必要があり、植物のセットも、より鮮明な画像を得るために新しいセルの設計を必要があることがわかった。