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ポジトロンイメージング技術の光合成機能測定・分子イメージングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18780200
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 農業情報工学
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

河地 有木  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 博士研究員 (70414521)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2006年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード非破壊計測 / 画像処理 / 画像解析 / 光合成
研究概要

植物の光合成機能の環境応答を生体組織・器官レベルで理解することが重要であると考え、生体内のマクロな栄養動態を可視化する研究を展開してきた。所属研究グループ(ポジトロンイメージング動態解析研究グループ)では植物中の炭素動態の可視化にこれまでに成功しており、可視化された画像データをもとにした光合成および光合成産物の輸送・分配の定量的な解析が急務であった。本研究では葉における炭素動態を画像解析することで、光合成における「二酸化炭素固定」および「光合成産物送り出し」の定量を試み、さらに解析領域の限定しないPixel-bv-Pixel画像解析法により、植物葉の光合成能を示す機能画像を構築することを目的とした。これにより、測定環境下における植物葉の"機能の可視化"が可能となり、定量的な機能画像は植物分子イメージング研究を実現するものである。
実験は原子力機構高崎量子応用研究所のPositron Emitting Tracer Imaing System (PETIS)を用いて植物体内の11Cの動態を撮像し、新たに構築した光合成コンパートメントモデルを用いて解析を行った。供試植物葉に11CO_2を供給して光合成プロセスを撮像して実データを取得し、既存の装置を用いた計測結果や解析誤差などにより、生理モデルの正当性を評価した。また、同一個体で光条件や温度といった環境条件を変化させて実験を行い、光・温度環境に対する光合成機能の応答を本手法により解析した。その結果、葉における「二酸化炭素固定」および「光合成産物送り出し」の機能分布の環境応答様式が明らかになった。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 植物分子イメージングによる光合成機能の可視化2007

    • 著者名/発表者名
      河地有木
    • 雑誌名

      光合成研究 17

      ページ: 74-79

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] A New Method for Parametric Imaging of Photosynthesis with C-11 Carbon Dioxide and Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS)2007

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kawachi, Shu Fujimaki, Satomi Ishii, Nobuo Suzui, Noriko S. Ishioka, Shinpei Matsuhashi
    • 雑誌名

      IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record

      ページ: 1519-1519

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Kinetic Analysis of Carbon-11-Labeled Carbon Dioxide for Studying Photosynthesis in a Leaf Using Positron Emitting Tracer Imaging System.2006

    • 著者名/発表者名
      N. Kawachi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nuclear Science 53

      ページ: 2991-2997

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 植物分子イメージングの試み(3):機能画像解析による温度変化が及ぼす光合成機能2008

    • 著者名/発表者名
      河地有木
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2008-03-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Imaging of Plant Science; Photosynthesis Imaging using Positron Emitting Tracer Imaging System and Carbon-11-labeled Carbon Dioxide.2007

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kawachi
    • 学会等名
      Joint Molecular Imaging Conference
    • 発表場所
      Providence, USA
    • 年月日
      2007-09-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] PETISと ^?11?C標識二酸化炭素を用いた光合成機能イメージング2007

    • 著者名/発表者名
      河地有木
    • 学会等名
      土壌肥料学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-08-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 植物分子イメージングによる光合成機能の可視化2007

    • 著者名/発表者名
      河地有木
    • 学会等名
      日本光合成研究会シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2007-05-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Molecular imaging for photosynthesis: Kinetic analysis of carbon dynamics using the positron emitting tracer imaging system and ^?11?CO_22007

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kawachi
    • 学会等名
      2007 Plant Vascular Biology
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2007-05-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 光合成機能イメージのための新規方法2007

    • 発明者名
      河地有木、藤巻秀、松橋信平
    • 権利者名
      河地有木、藤巻秀、松橋信平
    • 産業財産権番号
      2007-154225
    • 出願年月日
      2007-06-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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