二次イオン質量分析法による植物細胞における生体分子三次元分布の可視化

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21228004
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 木質科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 福島 和彦 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80222256)
• 研究分担者: 今井 貴規 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 准教授 (20252281) ; 松下 泰幸 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 准教授 (60335015)
• 連携研究者: 黒田 克史 独立行政法人森林総合研究所, 木材特性領域, 主任研究員 (90399379) ; 青木 弾 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助教 (80595702)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• キーワード: 組織構造・材形成 / リグニン / 抽出成分・微量成分 / 保存・木質文化

研究概要

急速凍結した試料の表面切削、cryo-TOF-SIMS分析、cryo-SEM観察を連続的に行うことの出来る複合的な分析システム（cryo-TOF-SIMS/SEM）を開発した。表面切削と分析を繰り返して行うことにより、三次元的な分析が可能である。本手法により、これまで生きている植物内での詳細な分布状況が不明であった各種水溶性成分について、三次元分布の可視化を顕微領域で行うことが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Lignification of ray parenchyma cells in the xylem of Pinus densiflora. Part I (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Zheng, D. Aoki, M. Yoshida, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
  • 雑誌名: Microscopic investigation by POM, UV microscopy, and TOF-SIMS. Holzforschung
  • DOI: 10.1515/hf-2013-0231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aluminum localization in the cell walls of the mature xylem of maple tree detected by elemental imaging using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, Y. Watanabe, Y. Matsushita, T. Imai, T. Koike, Y, Sano, R. Funada, K. Fukazawa, K. Fukushima
  • 雑誌名: Holzforschung 巻: 68 ページ: 85-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption behavior of poly(dimethyl-diallylammonium chloride) on pulp fiber studied by cryo time-of-flight secondary ion mass spectrometry and cryo-scanning electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Masumi, Y. Matsushita, D. Aoki, R. Takama, K. Saito, K. Kuroda, K. Fukushima
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 巻: 289 ページ: 155-159
  • 査読あり
• [雑誌論文] The accumulation pattern of ferruginol in the heartwood-forming Cryptomeria japonica xylem as determined by time-of-flight secondary ion mass spectrometry and quantity analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroda, T. Fujiwara, K. Hashida, T. Imai, M. Kushi, K. Saito, K. Fukushima
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 113 ページ: 1029-1036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topochemical analysis of organic/inorganic components in frozen samples by cryo-TOF-SIMS/SEM system (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Aoki, K. Fukushima
  • 雑誌名: Cellulose Commun. 巻: 20 ページ: 188-192
• [雑誌論文] Distribution of Inorganic Elements in Heartwood and Sapwood of Hinoki Cypres Detected by TOF-SIMS (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, T. Mitsutani, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
  • 雑誌名: Mokuzai Gakkaishi 巻: 59 ページ: 353-360
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the Cryo-TOF-SIMS/SEM System and Application for Topochemical Analysis of Plant Biomolecules (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Aoki, K. Kuroda, Y. Hanaya, K. Saito, R. Takama, Y. Matsushita, K. Fukushima
  • 雑誌名: Mokuzai Gakkaishi 巻: 59 ページ: 367-374
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Cryo-TOF-SIMS/SEM System for analysis of the chemical distribution in freeze-fixed Cryptomeria japonica wood (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroda, T. Fujiwara, T. Imai, R. Takama, K. Sato, Y. Matsushita, K. Fukushima
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 45 ページ: 215-219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of white radish sprouts growth influenced by magnetic fields using TOF-SIMS and MCR (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Aoyagi, K. Kuroda, R. Takama, K. Fukushima, I. Kayano, S. Mochizuki, A. Yano
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 45(1) ページ: 264-267
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fragmentation mechanism of the phenylcoumaran-type lignin model compound by ToF-SIMS (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsushita, K. Ioka , K. Saito , R. Takama , D. Aoki, K. Fukushima
  • 雑誌名: Holzforschung 巻: 67 ページ: 365-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Imaging of Chemical Compounds in Plant Tissue by Time-of-flight Secondary Ion mass Spectrometry (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, K. Fukushima
  • 雑誌名: 生物物理学会誌 巻: 53 ページ: 24-27
• [雑誌論文] Distribution of extracts including 4,8-dihydroxy-5-methoxy-2naphthaldehyde in Diospyros kaki analyzed by gas chromatography-mass spectrometry and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsushita, I-C. Jang, T. Imai, R. Takama, K. Saito, T. Masumi, S-C. Lee, K. Fukushima
  • 雑誌名: Holzforschung 巻: 66 ページ: 705-709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct mapping of morphological distribution of syringyl and guaiacyl lignin in the xylem of maple by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, Y. Watanabe, M. Shirakawa, Y. Matsushita, T. Imai, T. Koike, Y. Sano, R. Funada, K. Fukazawa, K. Fukushima
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 69(3) ページ: 542-552
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution analysis of triglyceride having repair effect on damaged human hair by TOF-SIMS (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kojima, S. Tsuji, M. Niwa, K. Saito, Y. Matsushita, K. Fukushima
  • 雑誌名: International Journal of Polymer Analysis and characterization 巻: 17(1) ページ: 21-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of TOF-SIMS to the direct determination of syringyl to guaiacyl (S/G) ratio of lignin (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, T. Kishimoto, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 43(1-2) ページ: 281-284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging analysis of cosmetic ingredients interacted with human hair using TOF-SIMS (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kojima, H. Kitano, M. Niwa, K, Saito, Y. Matsushita, K. Fukushima
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 43(1-2) ページ: 562-565
  • 査読あり
• [雑誌論文] 木質バイオマスのTOF-SIMSによる解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 齋藤香織 , 福島和彦
  • 雑誌名: Cellulose Communications 巻: 16(4) ページ: 161-165
• [学会発表] Distribution of lignin in ray parenchyma cells from the sapwood to heartwood of Pinus densiflora (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Zheng, D. Aoki, Y. Matsushita, S. Yagami, K. Fukushima
  • 学会等名: 第64回日本木材学会大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 20140313-15
• [学会発表] パルプ洗浄工程における洗浄剤の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井龍太郎, 青木弾, 石黒正雄, 松下泰幸, 八神祐絵 , 福島和彦
  • 学会等名: 第64回日本木材学会大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 20140313-15
• [学会発表] Chemical mapping of tree biomolecules by the cryo-TOF-SIMS/SEM system (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hanaya, D. Aoki, R. Takama, Y. Matsushita, K. Kuroda, K. Fukushima
  • 学会等名: Annual Meeting of International Academy of Wood Science
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 年月日: 20131017-21
• [学会発表] Current status and future plans of the preliminary examination of the Category 3 particles of the Hayabusa-returned samples (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Uesugi, H. Naraoka, F. Kitajima, M. Ito, H. Yabuta, Y. Takano, H. Mita, K. Fukushima, D. Aoki, I. Ohnishi, Y. Kebukawa, T. Yada, Y. Karouji, Y. Ishibashi, T. Okada, M. Abe
  • 学会等名: Hayabusa 2013: Symposium of solar system materials
  • 発表場所: Sagamihara, Japan
  • 年月日: 20131016-18
• [学会発表] Distribution of lignin in ray cells from the sapwood to heartwood of Pinus densiflora Sieb. et Zucc (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Zheng, D. Aoki, M. Yoshida, Y. Matsushita, S. Yagami, T. Imai, K. Fukushima
  • 学会等名: 第63回日本木材学会大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] Direct mapping of morphological distribution of syringyl and guaiacyl lignin in the xylem of maple by TOF-SIMS and development of cryo-TOF-SIMS/SEM system (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Fukushima, K. Saito, D. Aoki, Y. Matsushita, K. Kuroda
  • 学会等名: Carbo Summit 2013
  • 発表場所: Zauchensee
  • 年月日: 20130317-21
• [学会発表] CryoTOF-SIMS/SEMシステムによる植物生体成分の分子マッピングの試み (2012)
  • 著者名/発表者名: 白河学、黒田克史、渡辺陽子、渡辺誠、小池孝良、齋藤香織、松下泰幸、今井貴規、高間瑠佳、福島和彦
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20120315-17
• [学会発表] TOF-SIMSを用いた抄紙薬品の吸着挙動解析 -アルケニルコハク酸(ASA)の吸着挙動について- (2012)
  • 著者名/発表者名: 真清高志,松下泰幸,今井貴規,福島和彦
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20120315-17
• [学会発表] Application of TOF-SIMS to the direct determination of plant components and introduction of Cryo TOF-SIMS/SEM system (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Fukushima, K. Saito and K. Kuroda
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20120124-27
  • 招待講演
• [学会発表] TOF-SIMS:樹木抽出成分生合成・分布の可視化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 今井貴規
  • 学会等名: 日本木材学会組織と材質研究会2012秋季シンポジウム、木材の形成機構解明に向けた新規イメージング技術、 pp.5-8
  • 発表場所: 東京農工大学府中キャンパス
  • 年月日: 2012-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of lignin structure using ToF-SIMS (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ioka, Y. Matsushita, T. Imai, K. Saito, K. Fukushima
  • 学会等名: Twelfth International Symposium on Biomimetic Materials Processing
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Direct determination of lignin using ToF-SIMS (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fukushima, K. Saito
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Biomimetic Materials Processing (BMMP-11)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20110125-28
  • 招待講演
• [学会発表] Application of TOF-SIMS to the direct determination of plant components and introduction of Cryo TOF-SIMS/SEM complex apparatus (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fukushima, K. Saito, K. Kuroda
  • 学会等名: The International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interactions (SISS-13)
  • 発表場所: Aichi, Japan
  • 年月日: 2011-06-23
  • 招待講演
• [学会発表] TOF-SIMSを用いた広葉樹におけるリグニン S/G比分布の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齋藤香織,渡邊陽子,松下泰幸,今井貴規,船田良,深澤和三,福島和彦
  • 学会等名: 第60回日本木材学会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 20100317-19
• [学会発表] TOF-SIMSの心材形成研究への導入 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦、齋藤香織
  • 学会等名: 日本木材学会組織と材質研究会2010秋のシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] Cryo-SEMとToF-SIMSでみた心材形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒田克史
  • 学会等名: 日本木材学会組織と材質研究会2010秋のシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] ToF-SIMS の生体試料への適用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦
  • 学会等名: アルバックファイ技術講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-06-04
  • 招待講演
• [学会発表] ToF-SIMS の生体試料への適用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦
  • 学会等名: アルバックファイ技術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-06-02
  • 招待講演
• [学会発表] 木材科学の可能性を広げる基礎科学の重要性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦
  • 学会等名: 一般社団法人日本木材学会設立記念シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-05-15
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging analysis of cosmetic ingredients interacted with human hair using TOF-SIMS (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kojima, H. Kitano, M. Niwa, K. Saito, Y. Matsushita, K. Fukushima
  • 学会等名: SIMS XVII
  • 発表場所: Tronto
  • 年月日: 20090914-18
• [学会発表] Application of TOF-SIMS to the direct determination of syringyl to guaiacyl (S/G) ratio of lignin (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, T. Kishimoto, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
  • 学会等名: SIMS XVII
  • 発表場所: Tronto
  • 年月日: 20090914-18
• [学会発表] TOF-SIMSによるヒノキ心材成分の分子マッピング (2009)
  • 著者名/発表者名: 齋藤香織,吉田正人,今井貴規,松下泰幸,福島和彦
  • 学会等名: 第59回日本木材学会
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 20090315-17
• [学会発表] The chemical analysis of plant cell wall using ToF-SIMS (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Fukushima
  • 学会等名: The 3rd Wood Science & Biotechnology Symposium
  • 発表場所: Chonnam National University
  • 年月日: 2009-11-20
  • 招待講演
• [図書] 第2章5. TOF-SIMSを用いたリグニンの構造解析と分布の可視化 , In:"リグニン利用の最新動向" (2013)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦
  • 総ページ数: 40-47
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 木質の形成バイオマス科学への招待第2版 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦ら編著
  • 総ページ数: 307-315, 317-320, 351-353, 550-552
  • 出版者: 海青社
• [図書] グリーンバイオケミストリーの最前線 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島和彦
  • 総ページ数: 51-61
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 名古屋大学大学院生命農学研究科森林化学研究分野
  • URL: http://forestchem.sakura.ne.jp/
• [備考] 名古屋大学
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20120202_agr.pdf
• [備考] (環境展望台)(独)国立環境研究所
  • URL: http://tenbou.nies.go.jp/news/jnews/detail.php?i=7536
• [備考] マイナビニュース
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2012/02/03/010/