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2011 年度 実績報告書

ハイパースペクトルカメラによる遺伝子組み換え成功判別法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22658075
研究機関神戸大学

研究代表者

伊藤 博通  神戸大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (00258063)

研究分担者 白石 斉聖  神戸大学, 大学院・農学研究科, 助教 (00304121)
宇野 雄一  神戸大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (90304120)
キーワードカルス / ハイパースペクトルカメラ / 近赤外線分光法 / 遺伝子組換え / 硝酸還元酵素遺伝子 / ホウレンソウ
研究概要

本研究で使用したホウレンソウ培養細胞は、ホウレンソウ(Spinacia oleracea L.,cv.Orai)の下胚軸から誘導された野生株の培養細胞である。サンプルは、24時間連続照射で温度は25℃、光量子束密度はおよそ220μmoI m^<-2>s^<-1>の条件に保ったグロースチャンバー(グロースチャンバーMLR-350、Sanyo株式会社)内で培養した。培養にはMS (Murashige-Skoog)寒天培地を用いた。本研究で使用したハイパースペクトルカメラはV10(デルフトハイテック社製、波長分解能9nm、測定波長域は400nmから1000nm、ダイナミックレンジ8bit)である。レンズは単焦点レンズ(COSMICAR製、焦点距離8mm、f値1.4)を使用した。ハイパースペクトルイメージングシステムは、ハイパースペクトルカメラと光源装置(Newport Stratford社製、Oriel quartz tungsten halogen research sources 66499、250W QTH lamp 6334)、単軸ロボット(T4、ヤマハ発動機社製)で構成した。硝酸イオン濃度を10段階に設定(496mg/Lから4960mg/L)したMS培地を用意し、それぞれの培地に継代してから、2週間から3週間培養したカルスをサンプルとして用いた。培地から取り出したサンプルは黒色ろ紙の上に置き、5秒間の吸引ろ過、10秒間の吸引ろ過をしながらの洗浄処理、最後に20秒間の吸引ろ過を施してから、ハイパースペクトルカメラでの撮影を行った。撮影後に硝酸イオン濃度実測値をRQ-flex法を用いて測定した。得られた吸光スペクトルと硝酸イオン濃度から硝酸イオン濃度推定の検量線を作成したサンプルの濃度レンジ、ハイパースペクトル画像に対する画像処理方法、スペクトルの前処理などを検討した結果、取得したハイパースペクトル画像にビニング処理を施して取得された526nmから877nmの波長の吸光スペクトルに対し、前処理としてMSCを適用し、PLS (Partial least squares)法によって導出された検量線の硝酸イオン濃度推定精度が最高(評価用データ相関係数が0.7363)となった。NR遺伝子の導入には、パーティクルガン(Biolistic PDS-1000/He Particle Delivery System (Bio Rad))を用いた。遺伝子組換えの条件が適切ではなかったためNR遺伝子導入株を作出することはできなかった。そこで、硝酸イオン濃度の低濃度サンプル(961.0mg/L以下)と高濃度サンプル(961.0mg/L以上)の判別精度を評価した結果、検量線によるイオン濃度推定値を用いた判別では85.0%、PLS-DA (Partial Least Square-Discriminant Analysis)による判別では87.4%の精度で判別することができた。野生株の硝酸イオン濃度が961.0mg/L以上となる培地上においてNR遺伝子導入株の硝酸イオン濃度が961.0mg/L以下であれば、本研究で開発したシステムを用いることで、約80%の精度で遺伝子組換え体を判別することが出来る。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Development of Hyperspectral Imaging System to Detect Gene Recombinant Callus2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoda S., Itoh H., Ogino N., Shiraishi N., Uno Y.
    • 雑誌名

      Proceedings CD of CIGR2011

      ページ: 7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ハイパースペクトルカメラによる遺伝子組み換え成功判別法の開発-ホウレンソウカルスの硝酸イオン濃度非破壊計測法開発-2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤博通, 友田小百合, 荻野伸祐, 白石斉聖, 宇野雄一
    • 雑誌名

      農業機械学会関西支部報

      巻: 110 ページ: 48

  • [学会発表] ハイパースペクトルカメラによる遺伝子組換え成功判別法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤博通、白石斉聖、宇野雄一、友田小百合、八田朋子
    • 学会等名
      農業機械学会関西支部第127回例会
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2012-03-05
  • [学会発表] 近赤外線分光法による植物体内硝酸イオン濃度非破壊計測法開発2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤博通, 白石斉聖, 宇野雄一, 友田小百合, 濱田佳代荻, 野伸祐, 綾田晃士, 北秋広徳, 野村耕太, 藤田裕子
    • 学会等名
      第12回公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会SI2011
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-12-25
  • [学会発表] Development of Hyperspectral Imaging System to Detect Gene Recombinant Callus2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoda S., Itoh H., Ogino N., Shiraishi N., Uno Y.
    • 学会等名
      The 2011 CIGR International Symposium on "Sustainable Bioproduction-Water, Energy, and Food"
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori, Edogawa, Tokyo
    • 年月日
      2011-09-20
  • [学会発表] ハイパースペクトルカメラを用いた遺伝子組換え成功判別法の開発2011

    • 著者名/発表者名
      友田小百合、伊藤博通、八田朋子、白石斉聖、宇野雄一、荻野伸祐
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2010年北海道大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2011-09-08

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公開日: 2013-06-26  

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