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放射線で光る粉を用いた植物体内元素のライブイメージング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K06317
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
研究機関名古屋大学 (2021-2023)
東京大学 (2020)

研究代表者

杉田 亮平  名古屋大学, アイソトープ総合センター, 講師 (60724747)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード放射線 / RIイメージング / 植物栄養 / ベータ線 / シンチレータ / 放射線イメージング / 放射線検出 / ライブイメージング / RIライブイメージング / β線
研究開始時の研究の概要

RRISの撮影原理は、植物体内から放出される放射線をシンチレータにより可視光に変換し、その可視光をCCDカメラで撮像するものである。これまでは板状シンチレータに植物を固定して撮影を行ってきた。一方でレタスの葉は湾曲している上、表面が凹凸状である。そのため複雑な形状となるレタスを二次元的に板へ固定するためには葉を圧迫させる必要があり、固定により葉が大きく損傷する。またシンチレータとの接触面積が小さく、感度、解像度、および定量性が低下する。そこで本研究では、粉状シンチレータをレタス葉に塗布することで負荷をかけることなくレタス葉とシンチレータとを密着させる新しいイメージング手法の開発を行う。

研究成果の概要

本研究者らは、これまでRIライブイメージング装置であるリアルタイムRIイメージングシステム(RRIS)を開発してきた。RRISでの撮影には植物を板状シンチレータに固定する必要がある。一方で植物は三次元的に成長するため、板に二次元的に固定することは植物への負荷が大きかった。そこでシンチレータを板状から粉末状に変えることで植物に負荷を与えることなく撮影を可能とする技術開発を目指した。その結果、本研究によりRRISではイメージングが困難であった植物においてもRIライブイメージングをすることができた。加えて、本研究では新規シンチレータを多数発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのRRISではイメージングが困難であった植物においてもRIライブイメージングをすることができるようになったことで、研究の対象となる植物種が広がった。さらには、本研究で発見した多数の新規シンチレータは、RRISのみならず、様々なRI検出器への適用が可能であり、新規のRI検出器の開発が期待できる。現在は、民間企業と共同研究を進めているところである。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] A fungal sesquiterpene biosynthesis gene cluster critical for mutualist-pathogen transition in Colletotrichum tofieldiae2023

    • 著者名/発表者名
      Hiruma Kei、Aoki Seishiro、Takino Junya、Higa Takeshi、Utami Yuniar Devi、Shiina Akito、Okamoto Masanori、Nakamura Masami、Kawamura Nanami、Ohmori Yoshihiro、Sugita Ryohei、Tanoi Keitaro、Sato Toyozo、Oikawa Hideaki、Minami Atsushi、Iwasaki Wataru、Saijo Yusuke
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 5288-5288

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40867-w

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphate starvation response precedes abscisic acid response under progressive mild drought in plants2023

    • 著者名/発表者名
      Nagatoshi Yukari、Ikazaki Kenta、Kobayashi Yasufumi、Mizuno Nobuyuki、Sugita Ryohei、Takebayashi Yumiko、Kojima Mikiko、Sakakibara Hitoshi、Kobayashi Natsuko I.、Tanoi Keitaro、Fujii Kenichiro、Baba Junya、Ogiso-Tanaka Eri、Ishimoto Masao、Yasui Yasuo、Oya Tetsuji、Fujita Yasunari
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40773-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Aerial roots of the leafless epiphytic orchid Taeniophyllum are specialized for performing crassulacean acid metabolism photosynthesis.2023

    • 著者名/発表者名
      Suetsugu K, Sugita R, Yoshihara A, Okada H, Akita K, Nagata N, Tanoi K, Kobayashi K
    • 雑誌名

      New Phytol.

      巻: 238 号: 3 ページ: 932-937

    • DOI

      10.1111/nph.18812

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nicotiana benthamiana XYLEM CYSTEINE PROTEASE genes facilitate tracheary element formation in interfamily grafting2023

    • 著者名/発表者名
      Huang Chaokun、Kurotani Ken-ichi、Tabata Ryo、Mitsuda Nobutaka、Sugita Ryohei、Tanoi Keitaro、Notaguchi Michitaka
    • 雑誌名

      Horticulture Research

      巻: - 号: 6 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/hr/uhad072

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of phosphorus re-translocation and phosphate transporter expression profiles in a shortened annual cycle system of poplar.2022

    • 著者名/発表者名
      Yuko Kurita;Satomi Kanno;Ryohei Sugita;Atsushi Hirose;Miwa Ohnishi;Ayumi Tezuka;Ayumi Deguchi;Kimitsune Ishizaki;Hidehiro Fukaki;Kei'ichi Baba;Atsushi J Nagano;Keitaro Tanoi;Tomoko M Nakanishi;Tetsuro Mimura
    • 雑誌名

      Plant, cell & environment

      巻: 45 号: 6 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1111/pce.14319

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Autoradiography system with phosphor powder (ZnS:Ag) for imaging radioisotope dynamics in a living plant2021

    • 著者名/発表者名
      Kurita Keisuke、Sakai Takuro、Suzui Nobuo、Yin Yong-Gen、Sugita Ryohei、Kobayashi Natsuko I.、Tanoi Keitaro、Kawachi Naoki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: 11 ページ: 116501-116501

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac2b50

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シンチレーション光で植物体内を動く養分を見る2022

    • 著者名/発表者名
      杉田亮平, 中西友子, 田野井慶太朗
    • 学会等名
      第65回放射線化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイム RIイメージングを用いた光の変化がイネの元素動態に与える影響の解析2021

    • 著者名/発表者名
      杉田亮平、小林奈通子、廣瀬 農、岩田 錬、鈴木 寿、田野井慶太朗、中西友子
    • 学会等名
      第58回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射性トレーサーを用いた植物体内イオンの可視化技術の開発2020

    • 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
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物体内イオンの可視化に向けたRIイメージング装置の開発2020

    • 著者名/発表者名
      杉田亮平
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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