| タイトル |
NMR顕微鏡による植物の凍結様式の解析 |
| 担当機関 |
農業生物資源研究所 |
| 研究期間 |
1999～2000 |
| 研究担当者 |
|
| 発行年度 |
1999 |
| 要約 |
核磁気共鳴(NMR)マイクロイメージング装置を用いて、凍結温度下での未凍結水の分布と密度を画像化し、植物の凍結様式を研究する方法を開発した。冬芽のような複雑な組織でも内部の凍結状態を非破壊的に可視化でき、植物の凍結様式の機構や多様性、凍結保存法の開発、凍霜害機構などの研究に利用できる。
|
| 背景・ねらい |
植物の凍り方（凍結様式）は種や組織によって決まっていて、その組織の耐寒性を決定する重要な要因となっている。凍結様式の研究手法としては、示差熱分析（凍結に伴う熱放出を捉える方法）や目視観察などが主に用いられてきた。しかし、これらの方法は試料全体からの平均した情報しか得られず、組織のどの部分からの情報なのかがよく分からなかったり、組織を破壊するため常にアーチファクトを伴う危険性が問題であった。研究対象の植物器官、組織の構造は複雑であり、従前の手法では植物の正確な凍結様式やその制御機構の研究が困難であり、画期的新手法が求められていた。そこで非破壊的に水分布を可視化できる核磁気共鳴マイクロイメージング装置（以下NMR顕微鏡と略）に注目した。
|
| 成果の内容・特徴 |
- NMR顕微鏡を用いて、凍結温度下での未凍結水の分布と密度を画像化し、複雑な植物組織でも内部の凍結状態を非破壊的に観察できる手法を開発した。NMR顕微鏡は実用解像度で15～100μｍが得られ、組織、器官レベルの現象を解析するには十分であり、異なる温度で撮った画像の比較法についても整理した。
- NMR顕微鏡により、各種植物器官の凍結様式を可視化したところ、従前の手法では解らなかった凍結様式の機構や多様性が判明した。器官外凍結(図1)では、凍結部位と過冷却部位のバリアや過冷却部位が脱水されていく過程が、また、いくつかの植物では、全く新規な凍結様式が明らかになった（文献5,6）。このようにNMR顕微鏡は植物の凍結現象に関わる機能を無侵襲で可視化でき、従前の解析法と併用する
ことで植物の耐寒性分野に新領域を拓くことができる。
|
| 成果の活用面・留意点 |
- 本法は植物の凍結様式を決定する機構や凍結様式の多様性、凍結保存法の開発、凍霜害機構などの研究に応用可能である(例：果樹類の開花期の霜害)。また、その他の生理現象の可視化にも応用可能である。
- 精密な温度制御の可能なマイクロイメージングのできる高分解能NMRで、且つ本研究のような解析が可能なものは世界でも限られている。
|
| カテゴリ |
耐寒性
|
