| 研究課題/領域番号 |
17H03763
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
石川 雅也 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (90355727)
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| 研究分担者 |
福田 健二 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30208954)
寺田 康彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20400640)
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 耐寒性 / 水 / イメージング / 凍結制御 / MRI / 凍結傷害 / 凍結過程 / 氷核活性 |
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| 研究実績の概要 |
水分豊富な植物組織にとって凍結は最も危険なストレスである。果樹・花卉の花芽等の複雑な越冬器官が組織水の凍結をどのように制御して、致死的な細胞内凍結を回避しているか（凍結様式および凍結制御機構）は重要な耐寒性機構である。このメカニズムは凍霜害防除や凍結制御機構の基礎・応用研究に重要であるが、詳細はよく判っていない。本研究では、この凍結挙動の動態解明と機構解析のため、最新高分解能MRIなど による凍結挙動の高感度可視化解析法を確立することを目標としている。今年度は以下のことを行った。
①豪州Western Sydney大での共同研究は、コロナによる入国規制のため遂行できなかった。そのためこれまで取ったデータについて解析を進めた。１）３D凍結挙動可視化法の最適化が確立され、花芽、葉芽等の凍結様式の３D解析が可能になり、凍結様式の多様性とメカニズムの解析ができるようになった。実例として２種の冬芽の凍結様式の３D解析に成功した。2) Semi-real time解析手法の最適化がなされ、冬芽や枝等の凍結開始・伝搬や凍る順番（凍結順位）等の解析が可能になった。3) 未凍結組織の過冷却が破れる瞬間（凍霜害発生）がどのようにして生じるのか判っていない。凍結バリアが破壊されるのか過冷却組織が自発的に凍るのかreal time解析による解明を試みたところ、後者であることが判明した。
②筑波大MRIを利用した凍結様式解析を開始した。最適条件を見つけることと多種類の冬芽などの解析を始めた。③MRI画像データを効率的に解析する手法の確立を始めた。複数のソフトによる解析を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
豪州での共同研究はコロナのため、実施できなかったが、これまで取ったデータ解析から、３D解析が凍結様式の多様性とメカニズムの研究に最適であることが判った。非常に有効な研究手段になっていくことが期待される。筑波大MRIもマシンタイムが増加し、最適条件の探索や実際の撮像が進んだ。
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| 今後の研究の推進方策 |
Western Sydney大のMRIについては、試料Probe内の温度分布などの問題を解決するため、新たなProbeを設計中である。このProbeが有効かどうか確認する必要があるが、2年続けてコロナで豪州への入国・研究が困難で、まだ実現していない。しかし、連絡を常に取りあってリモートで計画を進めている。次年度以降、共同研究を再開する予定である。引き続き、３D凍結挙動可視化解析と高速撮像によるSemi-real time 凍結過程解析に関して、さらに詳細な条件検討や実際の解析を行う予定である。筑波大のMRIについても撮像条件を改良し、凍結様式の多様性解析ができるようにする予定である。３D撮像データの解析法の確立が重要と考えられる。
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