研究課題
基盤研究(B)
植物の最大成分は水のため、凍結温度下での生存には組織の凍り方(凍結挙動)とその制御要因が重要な耐寒性機構となっている。しかし、果樹等組織は複雑でどの組織がどのように凍結するのか正確に把握する手法がなかった。本研究により、植物組織の凍結可視化法が二つ開発され、多数の新知見が発見され、本分野に新領域を拓いた。本法の耐寒性や霜害機構解明への応用が期待される。1.NMR顕微鏡は、医療用MRIの高解像度版である。本装置を用いて20-100μmで水の分布を画像化し、複雑な植物組織の凍結挙動を可視化解析手法を確立した(世界初)。水が凍結すると分子運動が極端に遅くなるため、コントラストが消失し、組織中の凍結部位と未凍結部位を画像化できた。2.本法を用いて、越冬時発育段階の異なる花芽(ナニワズ、ウメ、ナシ、リンゴ等)の凍結挙動の可視化に成功し新規の凍結挙動を見出す一方(半数体世代の過冷却等)、花芽の凍結挙動の多様性を明らかにし、その再分類を行った。更に、本法にて組織の凍結部分と未凍結部位の境界の位置を同定した。なぜ隣接する組織で凍結が伝播しないか明らかにするため、バリア部位の組織学的解析を行った(維管束発達度合い等)。また、組織の氷核活性を測定したところ、凍結部位は高い氷核活性を示し、過冷却部位は氷核活性が殆どない事も判った。3.シュロ葉の微細凍結挙動を本法により解析し、葉肉細胞が-15℃付近まで過冷却状態を保ち、-17℃～-22℃での凍結が葉の傷害を起こすこと等、過冷却状態で耐寒するシュロ葉の詳細な凍結挙動が判った。シュロ葉からは、その過冷却能力に関連すると考えられる抗氷核活性画分が発見された。4.ササ類葉の凍結挙動を冷凍顕微鏡にて解析し、各組織の詳細な凍結挙動や深過冷却機構について新知見を得た。5.赤外線サーモビュアを利用した植物の凍結可視化研究は、15年ほど前から米国等で行われてきたが、生の熱画像観察のため感度が悪く、凍結伝搬の詳細は良くわからなかった。本機器がデジタル化され、パソコン上での高度な画像解析が可能になり各種差引き画像を得ることで、植物の凍結伝搬の詳細を画像化することに成功した。本法により、冬の枝等、含水率の低い組織の凍結伝播も解析可能になり(世界初)、枝の凍結はこれまでの通説と異なり、皮層部から凍結が開始されることや複雑な伝搬をすることが判った。
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低温生物工学会誌 56
ページ: 91-95
110008662294
Cryobiology and Cryotechnology 56
Plant Biotechnology Reports 3
ページ: 103-109
Plant Cold Hardiness : from the Laboratory to the Field(Freezing behaviors in plant tissues : Visualization using NMR micro-imaging and biochemical regulatory factors involved.(LV Gusta, ME Wisniewski, KK Tanino, eds)CABI)
ページ: 19-28
Plant Cold Hardiness from the Laboratory to the Field(IV Gusta, ME Wisniewski, KK Tanino, eds)(CABI) (Invited review, book chapter)
Plant Biotechnology Reports 3:
Plant Physiology 147
ページ: 391-401
Plant Biotechnology Reports 2
ページ: 123-131
Seed Science Technology 36
ページ: 491-496
ページ: 699-709
低温生物工学会誌 54(2)
ページ: 163-166
Seed Science Technology 36(3)
Cryobiology and Cryotechnology 54(2)
Seed Science Technology 36:
低温生物工学会誌 54(2):
Plant Physiology (In print)
Plant Biotechnology Reports (In print)
Annals of Botany 97
ページ: 453-459
Plant Cell, Tissue and Organ Culture 84(3)
ページ: 293-299
Annals of Botany 97(6)
ページ: 1073-1081
Plant Cell Tissue and Organ Culture 84
Annals of Botany 97(6):
Annala of Botany 97:
Annals of Botany 97:
Plant Cell Tissue and Organ Culture. 84:
Plant Cell Tissue and Organ Culture 83
ページ: 115-121
Seed Science and Technology 33
ページ: 741-752
Plant Cell Tissue and Organ Culture 83:
Seed Science and Techinology 33:
Seed Science and Technology 33(accepted)
Plant Cell Tissue and Organ Culture (accepted)
Annals of Botany (accepted)
Cryobiology and Cryotechnology 50
ページ: 21-31
植物科学の新展開分子から群集まで広域視野研究をめざす(境界領域への道(植物科学の新展開編集委員会))
ページ: 105-120
http://www.nias.affrc.go.jp/organization/index.html
