2024/09/24 更新

写真a

スギタ リョウヘイ
杉田 亮平
SUGITA Ryohei
所属
アイソトープ総合センター 研究教育部 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位 2

  1. 博士(農学) ( 2014年4月   東京大学 ) 

  2. 修士(農学) ( 2007年3月   東京大学 ) 

研究キーワード 8

  1. 養分

  2. 植物栄養

  3. 光合成

  4. 元素動態

  5. リアルタイムイメージング

  6. イメージング装置

  7. アイソトープイメージング

  8. アイソトープ

研究分野 2

  1. 環境・農学 / 農業環境工学、農業情報工学

  2. ライフサイエンス / 植物栄養学、土壌学

現在の研究課題とSDGs 2

  1. 耐塩性植物の創出

  2. 植物体内イオン動態の解明

経歴 4

  1. 名古屋大学   アイソトープ総合センター   講師

    2021年4月 - 現在

  2. 東京大学   大学院農学生命科学研究科   助教

    2019年4月 - 2021年3月

  3. 東京大学   大学院農学生命科学研究科   特任助教

    2016年8月 - 2019年3月

  4. 東京大学   大学院農学生命科学研究科   特任研究員

    2012年4月 - 2016年7月

所属学協会 2

  1. アイソトープ協会

  2. 日本土壌肥料学会

委員歴 1

  1. Applied Sciences   Editorial Board of Applied Sciences  

    2020年10月 - 現在   

受賞 5

  1. 日本アイソトープ協会奨励賞

    2023年7月  

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    受賞区分:出版社・新聞社・財団等の賞 

  2. IWPMB EXCELLENT POSTER AWARD

    2016年6月  

  3. RADIOISOTOPES誌論文奨励賞

    2015年7月  

  4. 2014年度エヌエフ基金研究開発奨励賞

    2014年4月  

  5. 第14回東京大学生命科学シンポジウム 優秀ポスター賞

    2014年4月  

 

論文 33

  1. RIイメージングで植物体内の物質動態を見る 招待有り 査読有り

    杉田 亮平

    RADIOISOTOPES   73 巻 ( 1 ) 頁: 101 - 107   2024年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本アイソトープ協会  

    <p>植物体内における養分の分配は作物の生産量や食味に大きく関わるため,養分分配に関する知見は農業の発展に重要である。一方で植物体内での元素の輸送・蓄積などの動態は常に変化するため解析が難しく,元素の動態や分配制御のメカニズムはいまだ不明な点が多い。これらのメカニズムを解明するにあたり,植物を生きたままの状態で解析することが有効であり,RIを用いたライブイメージングは強力なツールである。</p>

    DOI: 10.3769/radioisotopes.73.101

    CiNii Research

  2. A fungal sesquiterpene biosynthesis gene cluster critical for mutualist-pathogen transition in Colletotrichum tofieldiae. 査読有り

    Hiruma K, Aoki S, Takino J, Higa T, Utami YD, Shiina A, Okamoto M, Nakamura M, Kawamura N, Ohmori Y, Sugita R, Tanoi K, Sato T, Oikawa H, Minami A, Iwasaki W, Saijo Y

    Nature communications   14 巻 ( 1 ) 頁: 5288   2023年9月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1038/s41467-023-40867-w

    PubMed

  3. Phosphate starvation response precedes abscisic acid response under progressive mild drought in plants 査読有り

    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

    NATURE COMMUNICATIONS   14 巻 ( 1 ) 頁: 5047   2023年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Communications  

    Drought severely damages crop production, even under conditions so mild that the leaves show no signs of wilting. However, it is unclear how field-grown plants respond to mild drought. Here, we show through six years of field trials that ridges are a useful experimental tool to mimic mild drought stress in the field. Mild drought reduces inorganic phosphate levels in the leaves to activate the phosphate starvation response (PSR) in soybean plants in the field. Using Arabidopsis thaliana and its mutant plants grown in pots under controlled environments, we demonstrate that PSR occurs before abscisic acid response under progressive mild drought and that PSR plays a crucial role in plant growth under mild drought. Our observations in the field and laboratory using model crop and experimental plants provide insight into the molecular response to mild drought in field-grown plants and the relationship between nutrition and drought stress response.

    DOI: 10.1038/s41467-023-40773-1

    Web of Science

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40773-1

  4. Nicotiana benthamiana XYLEM CYSTEINE PROTEASE genes facilitate tracheary element formation in interfamily grafting 査読有り

    Huang Chaokun, Kurotani Ken-ichi, Tabata Ryo, Mitsuda Nobutaka, Sugita Ryohei, Tanoi Keitaro, Notaguchi Michitaka

    HORTICULTURE RESEARCH   10 巻 ( 6 ) 頁: uhad072   2023年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Horticulture Research  

    Grafting is a plant propagation technique widely used in agriculture. A recent discovery of the capability of interfamily grafting in Nicotiana has expanded the potential combinations of grafting. In this study, we showed that xylem connection is essential for the achievement of interfamily grafting and investigated the molecular basis of xylem formation at the graft junction. Transcriptome and gene network analyses revealed gene modules for tracheary element (TE) formation during grafting that include genes associated with xylem cell differentiation and immune response. The reliability of the drawn network was validated by examining the role of the Nicotiana benthamiana XYLEM CYSTEINE PROTEASE (NbXCP) genes in TE formation during interfamily grafting. Promoter activities of NbXCP1 and NbXCP2 genes were found in differentiating TE cells in the stem and callus tissues at the graft junction. Analysis of a Nbxcp1;Nbxcp2 loss-of-function mutant indicated that NbXCPs control the timing of de novo TE formation at the graft junction. Moreover, grafts of the NbXCP1 overexpressor increased the scion growth rate as well as the fruit size. Thus, we identified gene modules for TE formation at the graft boundary and demonstrated potential ways to enhance Nicotiana interfamily grafting.

    DOI: 10.1093/hr/uhad072

    Web of Science

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  5. Aerial roots of the leafless epiphytic orchid Taeniophyllum are specialized for performing crassulacean acid metabolism photosynthesis 査読有り

    Suetsugu Kenji, Sugita Ryohei, Yoshihara Akiko, Okada Hidehito, Akita Kae, Nagata Noriko, Tanoi Keitaro, Kobayashi Koichi

    NEW PHYTOLOGIST   238 巻 ( 3 ) 頁: 932 - 937   2023年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:New Phytologist  

    DOI: 10.1111/nph.18812

    Web of Science

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  6. 植物体内における元素動態を可視化する非破壊RIイメージングの技術開発

    杉田 亮平

    アイソトープ・放射線研究発表会   3 巻 ( 0 ) 頁: 22   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本アイソトープ協会  

    DOI: 10.50955/happyokai.3.0_22

    CiNii Research

  7. Visualization of phosphorus re-translocation and phosphate transporter expression profiles in a shortened annual cycle system of poplar 査読有り

    Kurita Yuko, Kanno Satomi, Sugita Ryohei, Hirose Atsushi, Ohnishi Miwa, Tezuka Ayumi, Deguchi Ayumi, Ishizaki Kimitsune, Fukaki Hidehiro, Baba Kei'ichi, Nagano Atsushi J., Tanoi Keitaro, Nakanishi Tomoko M., Mimura Tetsuro

    PLANT CELL AND ENVIRONMENT   45 巻 ( 6 ) 頁: 1749 - 1764   2022年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Plant Cell and Environment  

    Phosphorus (P) is an essential macronutrient for plant growth. In deciduous trees, P is remobilized from senescing leaves and stored in perennial tissues during winter for further growth. Annual internal recycling and accumulation of P are considered an important strategy to support the vigorous growth of trees. However, the pathways of seasonal re-translocation of P and the molecular mechanisms of this transport have not been clarified. Here we show the seasonal P re-translocation route visualized using real-time radioisotope imaging and the macro- and micro-autoradiography. We analysed the seasonal re-translocation P in poplar (Populus alba. L) cultivated under ‘a shortened annual cycle system’, which mimicked seasonal phenology in a laboratory. From growing to senescing season, sink tissues of 32P and/or 33P shifted from young leaves and the apex to the lower stem and roots. The radioisotope P re-translocated from a leaf was stored in phloem and xylem parenchyma cells and redistributed to new shoots after dormancy. Seasonal expression profile of phosphate transporters (PHT1, PHT5 and PHO1 family) was obtained in the same system. Our results reveal the seasonal P re-translocation routes at the organ and tissue levels and provide a foothold for elucidating its molecular mechanisms.

    DOI: 10.1111/pce.14319

    Web of Science

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/pce.14319

  8. Diversity of Na⁺ allocation in salt-tolerant species of the genus Vigna 査読有り

    Noda Yusaku, Sugita Ryohei, Hirose Atsushi, Kawachi Naoki, Tanoi Keitaro, Furukawa Jun, Naito Ken

    Breeding Science   72 巻 ( 4 ) 頁: 326 - 331   2022年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:日本育種学会  

    Wild species in the genus Vigna are a great resource of tolerance to various stresses including salinity. We have previously screened the genetic resources of the genus Vigna and identified several accessions that have independently evolved salt tolerance. However, many aspects of such tolerance have remained unknown. Thus, we used autoradiography with radioactive sodium (22Na+) and Inductively Coupled Plasma Mass Spec-trometry (ICP-MS) to visualize and compare Na+ allocation in Vigna angularis (Willd.) Ohwi & H.Ohashi (azuki bean), Vigna nakashimae (Ohwi) Ohwi & H.Ohashi, Vigna riukiuensis (Ohwi) Ohwi & H.Ohashi, Vigna luteola (Jacq.) Benth. and Vigna marina (Burm.) Merr.. The results indicated: 1) Tolerant accessions suppress Na+ accumulation compared to azuki bean. 2) V. nakashimae and V. marina does so by accumulating higher amount of K+, whereas V. riukiuensis and V. luteola does so by other mechanisms. 3) V. luteola avoids salt-shedding by allocating excess Na+ to newly expanded leaves. As the mechanisms of the tolerant species were different, they could be piled up in a single crop via classical breeding or by genetic engineering or genome editing.

    DOI: 10.1270/jsbbs.22012

    Web of Science

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    CiNii Research

  9. Autoradiography system with phosphor powder (ZnS:Ag) for imaging radioisotope dynamics in a living plant 査読有り

    Kurita Keisuke, Sakai Takuro, Suzui Nobuo, Yin Yong-Gen, Sugita Ryohei, Kobayashi Natsuko I, Tanoi Keitaro, Kawachi Naoki

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS   60 巻 ( 11 )   2021年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Japanese Journal of Applied Physics  

    Radioisotope tracer imaging is useful for studying plant physiological phenomena. In this study, we developed an autoradiography system with phosphor powder (ZnS:Ag), "Live-autoradiography", for imaging radioisotope dynamics in a living plant. This system visualizes the element migration and accumulation in intact plants continuously under a light environment. An imaging test was performed on point sources of 137Cs, with radioactivity of 10-100 kBq of being observed; this indicates satisfactory system linearity between the image intensity and the radioactivity of 137Cs. Moreover, dynamics imaging of 137Cs was performed on an intact soybean plant for four days. The serial images indicated 137Cs accumulation in the node, vein, and growing point of the plant. The developed system can be used for studying plant physiological phenomena and can be employed for the quantitative measurement of radionuclides.

    DOI: 10.35848/1347-4065/ac2b50

    Web of Science

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  10. ATP binding cassette proteins ABCG37 and ABCG33 function as potassium-independent cesium uptake carriers in Arabidopsis roots. 査読有り 国際誌

    Ashraf MA, Akihiro T, Ito K, Kumagai S, Sugita R, Tanoi K, Rahman A

    Molecular plant   14 巻 ( 4 ) 頁: 664 - 678   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.molp.2021.02.002

    PubMed

  11. 放射性トレーサーを用いた植物体内元素のライブイメージング装置の開発 査読有り

    杉田 亮平

    PLANT MORPHOLOGY   33 巻 ( 1 ) 頁: 9 - 13   2021年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本植物形態学会  

    <p>生きたままの植物を用いて植物体内を動く放射性トレーサーを可視化することで,刻々と変化する体内元素の動態を定量的に解析できるシステムを筆者らは構築してきた.本システムは様々な種類の放射性トレーサーの可視化が可能であり,多種多様な元素の動態を追跡できる.視野範囲に応じて二種類のシステムを開発した.広視野撮影システムは視野範囲;20 x 10 cm,解像度;ミリオーダーであり,顕微鏡撮影システムは視野範囲;600 x 600 μm,解像度;100 μmである.この二つのシステムは生きた植物を解析の対象とすることから,撮影中に植物の生育環境に変化を与え,環境変化に対する植物応答を解析することが可能である.本システムによる可視化は,植物栄養学分野のみならずバイオサイエンスの幅広い分野への適用が期待される.</p>

    DOI: 10.5685/plmorphol.33.9

    CiNii Research

  12. Short-Term Magnesium Deficiency Triggers Nutrient Retranslocation in Arabidopsis thaliana. 査読有り 国際誌

    Ogura T, Kobayashi NI, Hermans C, Ichihashi Y, Shibata A, Shirasu K, Aoki N, Sugita R, Ogawa T, Suzuki H, Iwata R, Nakanishi TM, Tanoi K

    Frontiers in plant science   11 巻   頁: 563 - 563   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fpls.2020.00563

    PubMed

  13. Ⅰ-1 植物の長距離輸送を調べるためのβ-線放出核種の非破壊イメージング手法(Ⅰ 植物の元素イメージング 2020年度岡山大会)

    田野井 慶太朗, 杉田 亮平, 中西 友子

    日本土壌肥料学会講演要旨集   66 巻 ( 0 ) 頁: 149 - 149   2020年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dohikouen.66.0_149_1

  14. プラスチックシンチレータによる植物中放射性リンの非破壊イメージング

    菅原 康平, 杉田 亮平, 小林 奈通子, 廣瀬 農, 中西 友子, 古田 悦子, 泉水 征昭, 田野井 慶太朗

    RADIOISOTOPES   68 巻 ( 3 ) 頁: 73 - 82   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:公益社団法人 日本アイソトープ協会  

    <p>リアルタイムRIイメージングシステム(RRIS)は放射性同位体の非破壊イメージングに用いられており,その視野範囲はシンチレータの大きさと同等である。従来のRRISにおけるシンチレータ(fiber optic plate with scintillator; FOS)は高価で扱いにも注意を要し大型化が困難であったため,RRISの視野範囲は100×200 mmに限られてきた。本研究では,5種類の低価格で大型のプラスチックシンチレータの定量範囲などを評価し,プラスチックシンチレータを導入したRRISによって大型植物中の<sup>32</sup>P動態を解析できることを示した。</p>

    DOI: 10.3769/radioisotopes.68.73

    CiNii Books

  15. Visualization of ion transport in plants

    Ryohei Sugita, Natsuko I. Kobayashi, Atsushi Hirose, Keitaro Tanoi, Tomoko M. Nakanishi

    Agricultural Implications of the Fukushima Nuclear Accident (III): After 7 Years     頁: 221 - 231   2019年1月

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    掲載種別:論文集(書籍)内論文  

    © The Author(s) 2019. We have developed a real-time radioisotope imaging system (RRIS) to visualize ion transport in plants, and to measure radioactivity in living plants. To know the mechanisms of ion transport in plants, the use of living plants allows us to visualize ion movement in real time. In addition, the RRIS can analyze how a change to the plant environment affects ion transport. In this chapter, we will introduce some of the applications of the RRIS. We analyzed the effect of light on cesium, potassium, magnesium, phosphate, and calcium transport in plants using the RRIS. The results show that magnesium, potassium, and calcium transport in plants were not influenced by light. On the other hand, the amount of cesium and phosphate absorption in roots decreased after light-off. Moreover, the amount of phosphate transport from root to shoot also decreased after light-off.

    DOI: 10.1007/978-981-13-3218-0_19

    Scopus

  16. プラスチックシンチレータによる植物中放射性リンの非破壊イメージング

    菅原康平, 杉田亮平, 小林奈通子, 廣瀬農, 中西友子, 古田悦子, 泉水征昭, 田野井慶太朗, 田野井慶太朗

    RADIOISOTOPES (Web)   68 巻 ( 3 )   2019年

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  17. Evaluation of plastic scintillators for live imaging of 14C-labeled photosynthate movement in plants

    Ryohei Sugita, Kohei Sugahara, Natsuko I. Kobayashi, Atsushi Hirose, Tomoko M. Nakanishi, Etsuko Furuta, Masaaki Sensui, Keitaro Tanoi

    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry   318 巻 ( 1 ) 頁: 579 - 584   2018年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10967-018-6102-z

    その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10967-018-6102-z.pdf

  18. Magnesium deficiency damages the youngest mature leaf in rice through tissue-specific iron toxicity

    Natsuko I. Kobayashi, Takaaki Ogura, Keiko Takagi, Ryohei Sugita, Hisashi Suzuki, Ren Iwata, Tomoko M. Nakanishi, Keitaro Tanoi

    Plant and Soil   428 巻 ( 1-2 ) 頁: 137 - 152   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Magnesium deficiency can cause starch accumulation, photosynthesis inhibition and senescence particularly in young mature leaves. This study was performed to identify the initial process leading to leaf senescence under Mg deficiency.Gene expression in the young leaf was analyzed at days 2, 4, 5 of Mg deficiency using microarray analysis, and several Fe responsive genes were identified. Therefore, the effect of lowering Fe supply on gene expression and oxidative stress under Mg deficiency was evaluated.Transcriptome analysis revealed that 7 of the 30 most upregulated genes and 11 of the 30 most downregulated genes were Fe-responsive. Particularly, the upregulation of OsFER2 and downregulation of OsMIR and OsIRO2 hinted at the induction of excess Fe stress under Mg deficiency. Both lowering of Fe concentration in Mg-free solutions and resupply of Mg without modifying Fe concentrations at day 4 rescued leaves from senescence by inhibiting oxidative stress and normalising the expression of Fe-responsive genes. Meanwhile, Fe content was equal between control, Mg-deficient and Mg-resupplied plants.Mg shortage can induce excess Fe stress, which in turn causes oxidative stress before inhibition of photosynthesis. It is proposed that Mg deficiency disrupts a mechanism for storing toxic Fe ions into the vacuole in the expanding young leaf cells.

    DOI: 10.1007/s11104-018-3658-x

    Web of Science

    その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11104-018-3658-x.pdf

  19. Visualization of <sup>14</sup>CO<sub>2</sub> gas fixation by plants. 国際誌

    Sugita R, Kobayashi NI, Tanoi K, Nakanishi TM

    Journal of radioanalytical and nuclear chemistry   318 巻 ( 1 ) 頁: 585 - 590   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s10967-018-6119-3

    PubMed

  20. P4-1-13 プラスチックシンチレータを利用したリアルタイムRIイメージングシステムによる植物中の元素動態解析(ポスター,4-1 植物の多量栄養素,2018年度神奈川大会)

    菅原 康平, 杉田 亮平, 小林 奈通子, 廣瀬 農, 中西 友子, 古田 悦子, 泉水 征昭, 田野井 慶太朗

    日本土壌肥料学会講演要旨集   64 巻 ( 0 ) 頁: 57 - 57   2018年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dohikouen.64.0_57_1

  21. Visualization of how light changes affect ion movement in rice plants using a real-time radioisotope imaging system

    Ryohei Sugita, Natsuko I. Kobayashi, Atsushi. Hirose, Ren Iwata, Hisashi Suzuki, Keitaro Tanoi, Tomoko M. Nakanishi

    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry   312 巻 ( 3 ) 頁: 717 - 723   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    We developed a real-time radioisotope imaging system (RRIS) technique that can nondestructively visualize the element absorption and transport process in plants, using not only positron emitters but also commercially available radioisotopes. In this study, we applied RRIS to analyze light effects on ion movement in rice plants. As tracers, Mg-28, P-32, and Ca-45 were used. During the first 5 h, dark/light cycle of 3/7 min were set up; the RRIS needs dark conditions during capturing. When the light was ceased 5 h after supplying each tracer, P-32 transport from root to shoot decreased immediately. In contrast, Mg-28 and Ca-45 transport did not change with light conditions. These results suggest that the P transport is dependent on water flow, whereas Mg and Ca transport are independent of water flow.

    DOI: 10.1007/s10967-017-5193-2

    Web of Science

    その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10967-017-5193-2.pdf

  22. Visualization of Uptake of Mineral Elements and the Dynamics of Photosynthates in Arabidopsis by a Newly Developed Real-Time Radioisotope Imaging System (RRIS).

    Sugita R, Kobayashi NI, Hirose A, Saito T, Iwata R, Tanoi K, Nakanishi TM

    Plant & cell physiology   57 巻 ( 4 ) 頁: 743 - 53   2016年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcw056

    PubMed

  23. Tracer experiment using <sup>42</sup>K<sup>+</sup> and <sup>137</sup>Cs<sup>+</sup> revealed the different transport rates of potassium and caesium within rice roots. 国際誌

    Kobayashi NI, Sugita R, Nobori T, Tanoi K, Nakanishi TM

    Functional plant biology : FPB   43 巻 ( 2 ) 頁: 151 - 160   2016年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1071/FP15245

    PubMed

  24. Imaging techniques for radiocesium in soil and plants

    Ryohei Sugita, Atsushi Hirose, Natsuko I. Kobayashi, Keitaro Tanoi, Tomoko M. Nakanishi

    Agricultural Implications of the Fukushima Nuclear Accident: The First Three Years     頁: 247 - 263   2016年1月

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    掲載種別:論文集(書籍)内論文  

    © The Author(s) 2016. Various radioisotope imaging techniques have been used at the Graduate School of Agricultural and Life Sciences, University of Tokyo, to analyze samples containing radiocesium (137 Cs and 134 Cs). There are two types of samples: (1) environmental samples contaminated by the fallout from the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident, which contain relatively low concentrations of radiocesium and (2) laboratory samples from tracer experiments conducted at the radioisotope institution containing relatively high concentrations of 137 Cs. The first technique used to visualize radiocesium in soil and plants was radioluminography (RLG). RLG, which makes use of an imaging plate, has a dynamic range that is large enough to detect both environmental and tracer-added samples. To quantify radiocesium distributions, the samples were frozen and sliced before contact with the imaging plate. This freezing procedure after sampling is for preventing radiocesium movement during slicing and measurement of 137 Cs distribution. After slicing, two detection methods were employed: RLG and microautoradiography (MAR). MAR is the conventional and older method for imaging radioisotopes based on the daguerreotype process. We applied this method to frozen sections and obtained 137 Cs distributions at a higher resolution than with RLG. Following this, we employed a non-destructive method for imaging 137 Cs movement in a living plant. We developed the visualization technique called real-time radioisotope imaging system and then demonstrated 137 Cs movement from soil to rice plants using a chamber containing paddy soil, water, and rice plants. Lastly, 42 K obtained by 42Ar-42 K generation enabled a comparison between the movement of 137 Cs and 42 K. The mechanism of Cs transport has been reported to have some relationship with the K transport system, so experiments using both 137 Cs and 42 K would be useful for clarifying the mechanism in more detail.

    DOI: 10.1007/978-4-431-55828-6_19

    Scopus

  25. Investigation of radiocesium distribution in organs of wild boar grown in Iitate, Fukushima after the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident

    Keitaro Tanoi, Kazuyuki Uchida, Chiyo Doi, Naoto Nihei, Atsushi Hirose, Natsuko I. Kobayashi, Ryohei Sugita, Tatsuya Nobori, Tomoko M. Nakanishi, Muneo Kanno, Ippei Wakabayashi, Miicha Ogawa, Yoichi Tao

    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry   307 巻 ( 1 ) 頁: 741 - 746   2016年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10967-015-4233-z

    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s10967-015-4233-z/fulltext.html

  26. 土壌粒子の微生物

    西山雅也, 西山雅也, 杉田亮平, 田野井孝子, 大塚重人, 妹尾啓史

    土と微生物   69 巻 ( 2 )   2015年

     詳細を見る

  27. Application of &lt;sup&gt;42&lt;/sup&gt;K to Arabidopsis Tissues Using Real-Time Radioisotope Imaging System(RRIS)

    Toshinori ARAMAKI, Ryohei SUGITA, Atsushi HIROSE, Natsuko I. KOBAYASHI, Keitaro TANOI, Tomoko M. NAKANISHI

    RADIOISOTOPES   64 巻 ( 3 ) 頁: 169 - 176   2015年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Radioisotope Association  

    DOI: 10.3769/radioisotopes.64.169

  28. Effects of magnesium deficiency on magnesium uptake activity of rice root, evaluated using (28) Mg as a tracer

    Keitaro Tanoi, Natsuko I. Kobayashi, Takayuki Saito, Naoko Iwata, Risa Kamada, Ren Iwata, Hisashi Suzuki, Atsushi Hirose, Yoshimi Ohmae, Ryohei Sugita, Tomoko M. Nakanishi

    PLANT AND SOIL   384 巻 ( 1-2 ) 頁: 69 - 77   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    The mechanisms underlying magnesium (Mg) uptake by plant roots remain to be fully elucidated. In particular, there is little information about the effects of Mg deficiency on Mg uptake activity. A Mg uptake kinetic study is essential for better understanding the Mg uptake system.We performed a Mg uptake tracer experiment in rice plants using (28) Mg.Mg uptake was mediated by high- and low-affinity transport systems. The K (m) value of the high-affinity transport system was approximately 70 mu M under Mg-deficient conditions. The Mg uptake activity was promoted by Mg deficiency, which in turn fell to the basal level after 5- min of Mg resupply. The induced uptake rate was inhibited by ionophore treatment, suggesting that an energy-dependent uptake system is enhanced by Mg deficiency.The Mg uptake changes rapidly with Mg conditions in rice, as revealed by a (28) Mg tracer experiment. This technique is expected to be applicable for Mg uptake analyses, particularly in mutants or other lines.

    DOI: 10.1007/s11104-014-2197-3

    Web of Science

  29. Evaluation of in vivo detection properties of 22Na, 65Zn, 86Rb, 109Cd and 137Cs in plant tissues using real-time radioisotope imaging system. 国際誌

    Sugita R, Kobayashi NI, Hirose A, Tanoi K, Nakanishi TM

    Physics in medicine and biology   59 巻 ( 4 ) 頁: 837 - 51   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1088/0031-9155/59/4/837

    PubMed

  30. リアルタイムRIイメージングシステムを用いたシロイヌナズナにおける<sup>28</sup>Mgの定量解析

    杉田亮平, 小林奈通子, 斉藤貴之, 広瀬農, 岩田錬, 田野井慶太朗, 中西友子

    Radioisotopes   63 巻 ( 5 ) 頁: 227 - 237   2014年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3769/radioisotopes.63.227

    J-GLOBAL

  31. Nondestructive real-time radioisotope imaging system for visualizing 14C-labeled chemicals supplied as CO2 in plants using Arabidopsis thaliana

    Ryohei Sugita, Natsuko I. Kobayashi, Atsushi Hirose, Yoshimi Ohmae, Keitaro Tanoi, Tomoko M. Nakanishi

    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry   298 巻 ( 2 ) 頁: 1411 - 1416   2013年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10967-013-2462-6

    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s10967-013-2462-6/fulltext.html

  32. Carbon-14 labelled sucrose transportation in an Arabidopsis thaliana using an imaging plate and real time imaging system

    Yoshimi Ohmae, Atsushi Hirose, Ryohei Sugita, Keitaro Tanoi, Tomoko M. Nakanishi

    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry   296 巻 ( 1 ) 頁: 413 - 416   2013年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10967-012-2131-1

    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s10967-012-2131-1/fulltext.html

  33. Development of a 14C detectable real-time radioisotope imaging system for plants under intermittent light environment

    A. Hirose, M. Yamawaki, S. Kanno, S. Igarashi, R. Sugita, Y. Ohmae, K. Tanoi, T. M. Nakanishi

    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry   296 巻 ( 1 ) 頁: 417 - 422   2013年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10967-012-2130-2

    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s10967-012-2130-2/fulltext.html

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MISC 5

  1. 放射性トレーサーを用いた植物体内元素のライブイメージング装置の開発 (特集 異分野融合が推進するイメージング研究)

    杉田 亮平  

    Plant morphology33 巻 ( 1 ) 頁: 9 - 13   2021年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Japanese Society of Plant Morphology  

    CiNii Books

  2. 植物体内の元素の動きを見る

    杉田亮平, 小林奈通子, 中西友子, 田野井慶太朗, 田野井慶太朗  

    アグリバイオ3 巻 ( 2 )   2019年

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  3. リアルタイムRIイメージングシステムを用いた植物根における元素輸送解析

    杉田亮平, 小林奈通子, 菅野里美, 廣瀬農, 田野井慶太朗, 中西友子  

    アイソトープ・放射線研究発表会要旨集52nd 巻   2015年

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  4. ミクロRIイメージングシステムによる根の<sup>33</sup>Pイメージング解析

    菅野里美, 杉田亮平, 廣瀬農, 田野井慶太朗, NUSSAUME Laurent, 三村徹郎, 中西友子  

    アイソトープ・放射線研究発表会要旨集51st 巻   2014年

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  5. 4-1-22 リアルタイムRIイメージングを用いた多核種の輸送動態解析(4-1 植物の多量栄養素)

    杉田 亮平, 斉藤 貴之, 小林 奈通子, 広瀬 農, 田野井 慶太朗, 中西 友子  

    日本土壌肥料学会講演要旨集 ( 59 ) 頁: 61 - 61   2013年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本土壌肥料学会  

    CiNii Books

講演・口頭発表等 6

  1. シンチレーション光で植物体内を動く養分を見る 招待有り

    杉田亮平, 中西友子, 田野井慶太朗

    第65回放射線化学討論会  2022年9月11日 

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    開催年月日: 2022年9月

  2. 放射線イメージングによる根の養分ダイナミクスの解明

    杉田亮平

    第63回日本植物生理学会  2022年3月 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  3. RIライブイメージングを用いた植物体内イオンの可視化 招待有り

    Optics & Photonics Japan  2019年12月 

  4. 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 招待有り

    第67回応用物理学会春季学術講演会  2020年2月 

  5. 放射性同位元素を利用した植物体内イオンのライブイメージング 招待有り

    11th NIBBバイオイメージングフォーラム  2017年2月 

  6. 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 招待有り

    日本植物学会第84回大会  2020年9月 

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科研費 15

  1. 農業現場と分子生物学をつなぐ超個体の物質動態マルチモーダルイメージング技術の開発

    研究課題/研究課題番号:24H00499  2024年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    田野井 慶太朗, 藤田 泰成, 晝間 敬, 田中 佑, 杉田 亮平

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    担当区分:研究分担者 

    本研究では、農業現場に近い栽培環境を再現して微生物-植物を一つの超個体として捉えた上で、超個体の物質動態や分子活動を非破壊で経時的に観察するため、RI・蛍光/発光の同時撮影が可能なマルチモーダルイメージング技術を開発する。この技術により、肥料の削減を可能とする微生物の共生メカニズムや、干ばつや塩害土壌での植物の物質動態の解明を目指す。この技術は、広く物質動態解析に適用可能であり、作物生産での肥料削減や干ばつ・塩類土壌に対応した農業への貢献が期待される。

  2. 植物-微生物共生における養分輸送の放射線ライブイメージング

    研究課題/研究課題番号:24K09142  2024年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    杉田 亮平

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究では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)を用いた植物-微生物共生における物質動態を経時的に可視化する技術を開発することを目的とする。目指すゴールは以下の4つ、ゴール1.植物から微生物への14C-光合成産物の動きを可視化、ゴール2.微生物から植物への32P-リン酸の動きを可視化、ゴール3.上記1および2の同時撮影技術の構築、ゴール4.植物-微生物が共生に必要とする環境因子の探索である。

  3. シロイヌナズナにおけるナトリウムイオン輸送体SOS1局在部位の同定

    2021年4月 - 2022年3月

    国立大学法人岡山大学資源植物科学研究所  共同研究課題 

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    担当区分:研究代表者 

  4. 超個体化における植物全身応答とその動態を暴き出す超個体イメージャーの構築

    研究課題/研究課題番号:21H05152  2021年 - 現在

    学術変革領域研究(B)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    直接経費:4000000円 )

  5. マルチモードイメージング情報を基盤とするITによる作物生産プロセスの熟成

    研究課題/研究課題番号:20H00437  2020年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    中西 友子, 二瓶 直登, 岩田 錬, 杉田 亮平, 青木 直大, 廣瀬 農, 森野 佳生, 二瓶 直登, 岩田 錬, 杉田 亮平, 青木 直大, 廣瀬 農, 森野 佳生

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    担当区分:研究分担者 

    本研究では、最適な施肥による収量の最大化を目的として、マルチモードのリアルタイムイメージング技術の開発により、各生育段階における養分の元素動態画像を取得し、収量データと合わせてコンピューターによる深層学習を行うことで、最適な施肥の数値化を図る。さらには、生育過程における1枚の可視化画像から植物内の養分、および収量予測を可能とする診断技術の開発を目指す。

  6. 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/研究課題番号:20K06317  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    杉田 亮平

  7. イネ根圏に形成する鉄プラークがリン吸収に与える影響

    2020年4月 - 2021年3月

    二国間交流事業共同研究 

    杉田亮平

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    担当区分:研究代表者 

  8. ラジオアイソトープ、微少電極、蛍光プローブを相補的に用いた植物根のイオン輸送解析

    研究課題/研究課題番号:19KK0148  2019年10月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    田野井 慶太朗, 小林 奈通子, 杉田 亮平

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    担当区分:研究分担者 

    植物はイオン環境の急な変化に晒されると、根からのイオン吸収速度を10分以内に調節する環境応答機構をもつが、その実体は不明である。本研究では、植物が根の細胞質内イオン濃度の変化を検知しているという仮説の検証を目的として、マグネシウムイオンとナトリウムイオンの吸収速度を解析対象とし、細胞質内イオン濃度とイオン吸収速度の関係について法則性を明らかにする。そのために、①Mg2+やNa+の吸収速度が変化する条件(培地中イオン濃度と時間)において、放射性同位元素(RI)を使ったトレーサー実験で、②Mg2+やNa+の吸収速度が変化する部位を、微小イオン電極法(MIFE)で、③Mg2+やNa+の吸収速度が変化した根組織の細胞質内イオン濃度の変化を、蛍光寿命イメージング法(FLIM)で、それぞれ計測することで、根でのイオンFluxと細胞質内イオン濃度との法則性を明らかにする。
    本年度は、Mg2+についてはMIFEやFLIMでの植物の設定を想定した上で、変異体に対して28Mgを用いたトレーサー実験をおこなった。次年度MIFをタスマニア大学で実施するための準備をおこなった。
    植物の根でFLIMを実施するための環境整備をミラノ大学でおこなった。また、Mg2+を蛍光色素により検出する方法を試行したが再現性に問題があることから、Mg2+を検出する蛍光タンパク質をいくつか設定し、それらを発現させる植物の作成をスタートさせた。次年度、この植物を用いることでFLIM解析ができるものと考えている。

  9. 放射性同位元素を用いたきのこ菌糸および子実体における物質輸送の可視化技術の開発

    2018年4月 - 2019年3月

    公益財団法人ホクト生物科学振興財団 研究助成 

    杉田亮平

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    担当区分:研究代表者 

  10. RIイメージングによる植物―病原糸状菌における物質動態の解明

    研究課題/研究課題番号:17K19267  2017年6月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    吉田 健太郎, 井上 晴彦, 田野井 慶太郎, 杉田 亮平

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    絶対寄生菌であるコムギうどんこ病菌とその宿主植物であるパンコムギの相互作用における物質動態を明らかにすることを目的に、RIイメージング技術を用いて寄生菌から宿主へ、宿主から寄生菌への物質移行を可視化した。放射性同位体32Pと14Cが、宿主植物からコムギうどんこ病菌に移行し、最終的に分生子に蓄積することを確認した。更に32Pを含んだ分生子をを第1葉に接種したところ、接種葉以外の植物部位に32Pが移行した。このことは、未知の機構を介して病原菌由来の物質が植物体内を吸収され、移動することを示唆する。

  11. 植物中の多元素動態を同時に追跡するRI・蛍光マルチライブイメージングの開発

    研究課題/研究課題番号:17K15355  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    杉田 亮平

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    本研究は、リアルタイムRIイメージング装置の高度化により、蛍光イメージングとの同時撮影を行うことを目的とした。植物用LED照明、蛍光イメージング用の蛍光をパルス的に照射し、暗期にRIイメージングを行うパルス照明システムの構築を目指した。パルス照明を50 msecよりも短い間隔で行う場合、植物の光合成能が低下する。そこで、マイコンボードとCCDカメラを同期させて撮影するシステムを構築することで、msec単位での照明を制御、撮影することに成功した。

  12. 放射性同位元素を用いた植物体内イオンのライブイメージング技術の開発

    2017年4月 - 2018年3月

    一般財団法人イオン工学振興財団 研究助成 

    杉田亮平

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    担当区分:研究代表者 

  13. 農業現場における精密農業の熟成

    研究課題/研究課題番号:15H02469  2015年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    中西 友子, 二瓶 直登, 岩田 錬, 山岸 順子, 杉田 亮平, 廣瀬 農, 大前 芳美

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    わたしたちの研究グループが開発してきた放射線RIイメージングシステム(RRIS)は、シンチレータを用いて放射線を光に変換し、その光を高感度CCDカメラで検出することで撮像可能である。撮影の視野範囲はシンチレータの大きさに依存する。これまで用いてきた板状シンチレータであるFOS(10x10㎝)を2枚並列に設置し、20x10㎝の視野範囲を撮影してきた。解析の対象としてきたイネやダイズなどは個体が小さい幼少期を用いてきたが、農業として重要となる収穫ステージは1メートル程度まで生長するため、解析を行うことができなかった。そこで視野範囲の拡大を目的とした新規シンチレータの探索を行った。様々なシンチレータの性能を評価し、最適なシンチレータの開発を行った。その結果、撮影範囲は80x60㎝に広がった。撮影には、植物から放出される自家蛍光を遮光する必要があり、自家蛍光を遮光しつつ、植物から放出される放射線が極力透過できる遮蔽材の検討を行った。その結果、2マイクロメートル厚のアルミマイラーを最適であり、自家蛍光を完全に遮光することに成功した。新しく開発した大型シンチレータを用いた撮影手法を用いて収穫時期である大型のダイズを用いて、光合成産物がどこで行われ、どこへ輸送されるのかを細かく解析した。その結果、光合成能はそれぞれの葉ごとにはあまり差がない一方で、光合成産物は古い葉は新しい葉へ積極的に輸送させること、果実は最も近い葉から供給されること等がわかってきた。今後はさらに生育ステージを細かくわけ、光合成産物の輸送を追っていくことで、効果的な施肥のタイミングを知るうえで重要となってくると考えられる。

  14. 超高感度RIイメージング検出系を用いた植物生長調節物質の動態解析

    研究課題/研究課題番号:15H04493  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    田野井 慶太朗, 矢崎 一史, 高梨 功次郎, 小林 奈通子, 杉田 亮平, 廣瀬 農, 浅見 忠男, 中村 英光, 岡田 憲典, 中西 友子

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    本研究では、植物ホルモンであるオーキシンを放射性同位体で標識し、その分布様式をライブイメージング法および高解像度可視化法での検出を試みた。その結果、ライブイメージング法ではシロイヌナズナの根において、葉から根へ輸送されるオーキシンを経時的に捉えることに成功した。続いて、高解像度解析では、凍結切片を作成した後、ラジオルミノグラフィおよびオートラジオグラフィを用いてオーキシン分布を可視化し、維管束や維管束間組織のオーキシン分布を可視化することに成功した。以上の取り組みにより、植物ホルモンの分布情報を得るための手法として、放射性同位体を用いたイメージング解析が有効な方法の1つであることを示せた。

  15. 植物体内における無機元素の輸送は道管と篩管のどちらが速いのか?

    研究課題/研究課題番号:15K18761  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    杉田 亮平

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    本研究は、植物の道管、篩管における元素輸送の解析を目的とした、RIライブイメージング技術の高度化である。本研究では篩管流の働きを止め、道管流のみ働いている状態で元素輸送の解析を行った。その結果、シロイヌナズナの花茎におけるMg輸送は道管流が大きな割合を占めることを示せた。Pにおいては、輸送速度が半減した。さらには、道管輸送の解析を目的として、光が植物の輸送にどのような影響を与えるかを解析した。解析には28Mg, 32P, 42K, 45Ca, 137Csを用いた。その結果、Pは水の流れに伴って輸送されること、Mg, K, CaおよびCsは水の流れに依存しないことを示せれた。

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担当経験のある科目 (本学) 3

  1. 農学部アイソトープ実習

    2023

  2. 農学部アイソトープ実習

    2022

  3. アイソトープ総合センターセミナー

    2021

 

学術貢献活動 1

  1. 日本アイソトープ協会若手ユーザ活性化専門委員会

    役割:企画立案・運営等

    2022年4月 - 現在