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農業現場における精密農業の熟成

研究課題

研究課題/領域番号 15H02469
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 農業環境・情報工学
研究機関東京大学

研究代表者

中西 友子  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (30124275)

研究分担者 二瓶 直登  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (50504065)
岩田 錬  東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 名誉教授 (60143038)
山岸 順子  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (60191219)
杉田 亮平  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60724747)
廣瀬 農  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任講師 (90708372)
大前 芳美  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (80726042)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
40,170千円 (直接経費: 30,900千円、間接経費: 9,270千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2017年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2016年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2015年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード放射線イメージング / ベータ線 / ライブイメージング / 植物栄養 / シンチレータ / 肥料 / β線放出核種 / γ線放出核種 / アイソトープ / リアルタイムイメージング / 養分元素 / RIライブイメージング / 放射線計測 / 養分動態
研究成果の概要

これまで開発を行ってきた植物体内の元素を可視化できるリアルタイムRIイメージングシステム(RRIS)の高度化を行った。具体的には、ガス状である14CO2の固定や様々な元素の根から地上部への輸送を可視化した。42K(半減期12時間)の調整、および可視化も可能となった。さらには、顕微鏡システムと組み合わせることで、根端における元素動態などの微細空間での撮影が可能となった。加えて、視野範囲はこれまで20㎝x10㎝であったが、新たなシンチレータの検討・改良により800㎝x600㎝と向上し、適用可能な植物が大幅に増えた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ガス状である14CO2が固定される様子や14C-光合成産物、および植物の必須元素であるカリウムやマグネシウムの放射性同位体42Kおよび28Mgが植物体内で輸送される様子の可視化、かつ動画化が可能となった。この技術は世界で初めてであり、効率的に生長する植物の創出や栽培技術に関する研究において強力なツールとなることが期待される。加えて、増加し続ける二酸化炭素の回収として期待されているシアノバクテリアなどのバイオ資材に関わる研究のツールとしても非常に有用となるであろう。

報告書

(6件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] CEA(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] CEA(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] プラスチックシンチレータによる植物中放射性リンの非破壊イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Sugahara, Ryohei Sugita, Natsuko I. Kobayashi, Atsushi Hirose, Tomoko M. Nakanishi, Etsuko Furuta, Masaaki Sensui, Keitaro Tanoi
    • 雑誌名

      RADIOISOTOPES

      巻: 68 号: 3 ページ: 73-82

    • DOI

      10.3769/radioisotopes.68.73

    • NAID

      130007614642

    • ISSN
      0033-8303, 1884-4111
    • 年月日
      2019-03-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 植物体内の元素の動きを見る2019

    • 著者名/発表者名
      杉田 亮平、小林 奈通子、中西 友子、田野井 慶太朗
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 3 ページ: 55-55

    • NAID

      40021843598

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of plastic scintillators for live imaging of 14C-labeled photosynthate movement in plants2018

    • 著者名/発表者名
      Ryohei SugitaKohei SugaharaNatsuko I. KobayashiAtsushi HiroseTomoko M. NakanishiEtsuko FurutaMasaaki SensuiKeitaro Tanoi
    • 雑誌名

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      巻: 318 号: 1 ページ: 579-584

    • DOI

      10.1007/s10967-018-6102-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of 14CO2 gas fixation by plants2018

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R., Kobayashi, N.I., Tanoi, K., Nakanishi, T.M.
    • 雑誌名

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      巻: 318 号: 1 ページ: 585-590

    • DOI

      10.1007/s10967-018-6119-3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of how light changes affect ion movement in rice plants using a real-time radioisotope imaging system2017

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R., Kobayashi, N.I., Hirose, Iwata, R., Suzuki, H., Tanoi, K., and Nakanishi, T.M.
    • 雑誌名

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 717-723

    • DOI

      10.1007/s10967-017-5193-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Visualization of Mineral Elements Uptake and the Dynamics of Photosynthates in Arabidopsis by a Newly Developed Real-Time Radioisotope Imaging System (RRIS)2016

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R.; Kobayashi, N.I.; Hirose, A.; Saito, T.; Iwata, R.; Tanoi, K.; Nakanishi, T. M
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 743-753

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw056

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A chemical genetic strategy identify the PHOSTIN, a synthetic molecule that triggers phosphate starvation responses in Arabidopsis thaliana.2016

    • 著者名/発表者名
      Bonnot C, Pinson B, Clément M, Bernillon S, Chiarenza S, Kanno S, Kobayashi N, Delannoy E, NakanishiI TM, Nussaume L, Desnos T.
    • 雑誌名

      New Phytol.

      巻: 209 号: 1 ページ: 161-76

    • DOI

      10.1111/nph.13591

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A novel role for the root cap in phosphate uptake and homeostasis.2016

    • 著者名/発表者名
      Kanno S, Arrighi J-F, Chiarenza S, Bayle V, Berthome R, Peret B, Javot H, Delannoy E, Marin E, Nakanishi TM, Thibaud M-C and Nussaume L.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 5 ページ: 1-16

    • DOI

      10.7554/elife.14577

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tracer experiment using 42K+ and 137Cs+ revealed the different transport rates of potassium and caesium within rice roots2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, N.I.; Sugita, R.; Nobori, T.; Tanoi, K.; Nakanishi, T.M.
    • 雑誌名

      Plant function and evolutionary biology

      巻: 43 号: 2 ページ: 151-160

    • DOI

      10.1071/fp15245

    • NAID

      120005689226

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of 42K to Arabidopsis Tissues Using Real-Time Radioisotope Imaging System(RRIS)2015

    • 著者名/発表者名
      Aramaki, T.; Sugita, R.; Hirose, A.; Kobayashi, N. I.; Tanoi, K.; Nakanishi, T. M.
    • 雑誌名

      Radioisotopes

      巻: 64 号: 4 ページ: 169-176

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv208

    • NAID

      130005061420

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] RIライブイメージングを用いた植物体内イオンの可視化2019

    • 著者名/発表者名
      杉田亮平
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of 14C-photosynthates in plants2019

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R.; Kobayashi, N.I.; Hirose, A.; Tanoi, K.; Nakanishi
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Radioanalytical and Nuclear Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of C14-labeled carbon dioxide gas fixation by plants2018

    • 著者名/発表者名
      T.M. Nakanishi, R. Sugita, N.I. Kobayashi, K. Tanoi
    • 学会等名
      Methods and Applications of Radioanalytical Chemistry 11
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Live imaging of ion movement in plants using plastic scintillators2018

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R., Sugahara, K., Kobayashi, N.I., Hirose, A., Nakanishi, T.M., Furuta, E., Sensui, M., Tanoi, K.
    • 学会等名
      Methods and Applications of Radioanalytical Chemistry 11
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 登熟中の種子内部における微量重金属元素の動態比較2017

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 農
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Live imaging of ion movement in plants by Real-Time Radioisotope Imaging System (RRIS)2017

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R.; Kobayashi, N.I.; Hirose, A.; Tanoi, K.; Nakanishi, T.M
    • 学会等名
      IPNC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of the Uptake of the Elements and the Dynamics of Photosynthates Derived from 14CO2 in plants by Real-Time Radioisotope Imaging System.2016

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Sugita, Natsuko I Kobayashi, Atsushi Hirose, Ren Iwata, Keitaro Tanoi, Tomoko M Nakanish
    • 学会等名
      Radioanalytical and Nuclear Chemistry (RANC-2016)
    • 発表場所
      Hungary
    • 年月日
      2016-04-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The thing that becomes clear by a radiation and the use of the radioisotopes for plant physiology; With the findings of Fukushima nuclear accident / HEVESY AWARD lecture2016

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi T.M
    • 学会等名
      Radioanalytical and Nuclear Chemistry (RANC-2016)
    • 発表場所
      Hungary
    • 年月日
      2016-04-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イネ葉におけるマグネシウム欠乏症の進行過程で生じる鉄過剰応答の解析2016

    • 著者名/発表者名
      小林奈通子; 中西友子; 田野井慶太朗
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイムRIイメージングシステムを用いた植物体内元素動態の可視化技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      杉田亮平; 小林奈通子; 廣瀬 農; 田野井慶太朗; 中西友子
    • 学会等名
      2016日本放射化学会年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける元素動態の可視化技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      杉田亮平; 小林奈通子; 廣瀬 農; 田野井慶太朗; 中西友子
    • 学会等名
      第2回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 凍結切片法による植物根における45Ca、35Sの分布解析2016

    • 著者名/発表者名
      木下慶生; 根岸辰成; 廣瀬 農; 小林奈通子; 中西友子; 田野井慶太朗
    • 学会等名
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ポプラにおけるセシウム動態の季節変動に対するカリウム輸送関連遺伝子の関与2016

    • 著者名/発表者名
      野田祐作; 青原 勉; 新家弘也; 二瓶直登; 廣瀬 農; 田野井慶太朗; 中西友子; 古川 純; 佐藤 忍
    • 学会等名
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tools for analysing a long transport system in plant using radiotracer.2016

    • 著者名/発表者名
      Tanoi, K.; Sugita, R.; Hirose, A.; Kobayashi, N.I.; Nakanishi, T.M.
    • 学会等名
      The 17th International Workshop on Plant Membrane Biology
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Visualization of Mineral Elements movement and the Dynamics of Photosynthates in Plants by a Newly Developed Real-Time Radioisotope Imaging System (RRIS)2016

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R.; Kobayashi, N.I.; Hirose, A.; Tanoi, K.; Nakanishi, T.M.
    • 学会等名
      The 17th International Workshop on Plant Membrane Biology
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] VISUALIZATION OF THE UPTAKE OF THE ELEMENTS AND THE DYNAMICS OF PHOTOSYNTHATES DERIVED FROM 14CO2 IN PLANTS BY REAL-TIME RADIOISOTOPE IMAGING SYSTEM.2016

    • 著者名/発表者名
      Sugita, R.; Kobayashi, N.I.; Hirose, A.; Iwata, R.; Tanoi, K.; Nakanishi, T.M.
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Radioanalytical and Nuclear Chemistry
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The thing that becomes clear by a radiation and the use of the radioisotopes for plant physiology2016

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi, T.M
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Radioanalytical and Nuclear Chemistry
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 非破壊RIイメージングによる植物中元素動態の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      杉田 亮平; 小林 奈通子; 廣瀬 農; 田野井 慶太朗; 中西 友子
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2015年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイムRIイメージングシステムを用いた植物根における元素輸送解析2015

    • 著者名/発表者名
      杉田 亮平; 小林 奈通子; 菅野 里美; 廣瀬 農; 田野井 慶太朗; 中西 友子
    • 学会等名
      第52回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Agricultural Implications of the Fukushima Nuclear Accident (III)2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoko M. NakanishiMartin O`BrienKeitaro Tanoi
    • 総ページ数
      231
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] Agricultural Implications of the Fukushima Nuclear Accident: The First Three Years2016

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi, T.M. and Tanoi, K
    • 総ページ数
      263
    • 出版者
      Springer Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 放射線植物生理学研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/radio-plantphys/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 放射線植物生理学研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/radio-plantphys/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 放射線植物生理学研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/radio-plantphys/themes.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2023-01-30  

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