化学と生物 Vol. 50, No. 1, 2012 7
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くなり（3, 5），そのときにはやはり背内側部の先頭集団細
胞で見られるはずの早朝のcAMP誘導性の遺伝子発現 が消失した（3）．これらの薬理学的所見は，今回見いだし たRGS16パスウェイの生理的重要性を裏付けるばかり でなく，将来的にこのパスウェイを標的とした創薬が慢 性的な寝坊などの睡眠覚醒障害の治療に役立つ可能性が あることを示唆している．
上述の結果は，これまで長年謎に包まれていた「SCN ニューロンネットワーク」の分子機序に迫ろうとするも のである．筆者らは，RGS16という新しい分子を見い だすことによって，SCNの細胞「内」の時のシグナル の仕分けが，細胞「間」の同期パターンを決め，ひいて
はそれによって個体レベルの活動リズムの周期までが決 められていることを示した．ここで得られた所見は，
「如何にして脳の神経ネットワークが個体の行動パター ンを規定するのか？」という脳の仕組みの謎へ迫ろうと するシステム神経科学的な見地からみても非常に興味深 いと考えている．
1） S. Yamaguchi : , 302, 1408 （2003）.
2） D. K. Welsh : , 72, 551 （2010）.
3） M. Doi : , 2, 327 （2011）.
4） S. Aton : , 103, 19188
（2006）.
5） J. S. OʼNeill : , 320, 949 （2008）.
（土居雅夫，岡村 均，京都大学大学院薬学研究科）
接ぎ木栽培によるナス果実のカドミウム低減メカニズムを探る
シンクロトロン放射光源マイクロビーム蛍光X線分析の応用
農林水産省による全国調査の結果，国産ナスの約7％
がカドミウム （Cd） 含有量において0.05 mg/kgという 国際基準値を超過している実態が明らかとなり，ナスの Cd吸収を抑制する技術の開発が必要となった．竹田 ら（1）は，Cd吸収能の低い台木品種を用いることで，ナ ス果実のCd濃度を大幅に低減できることを見いだし た．ナスでは，耐病性を向上させるために，近縁種に接 木をする栽培が一般的に行なわれている．このため，接 木栽培によるナス果実Cd低減技術は，コスト，普及性 の面からも実用性の高い対策技術である．
接木栽培によるCd低減技術は，ナス台木品種が地上 部にCdを輸送する能力が低いことを利用している．ナ ス果実のCd濃度を自根栽培の約4分の1に低減できる 台木品種であるスズメノナスビは，ナスに比べ導管液中 のCd濃度が低い（2）．したがって，根の表皮から導管ま での経路上にCdを蓄積し地上部への移行を抑制する領 域がある可能性が高い．根のような小さな領域で，どこ にCdが蓄積しているかを調べるためには，
μ
m単位の 空間分解能で，相対的な元素濃度分布を明らかにできる 蛍光X線分析による元素マッピングが有効である．あるエネルギー以上の光を試料に照射すると，蛍光X 線が放出される．蛍光X線は元素固有のエネルギーを もつため，エネルギーから元素の種類が，強度から濃度 に関する情報が得られる．細く絞った電子線やX線を 励起のための光源として試料上を走査し，1点1点蛍光
X線を検出することで，試料上の相対的な濃度の高低を 示す等高線図である元素マップが得られる．電子線を励 起 源 と す る 電 子 線 プ ロ ー ブ マ イ ク ロ ア ナ ラ イ ザ ー
（EPMA） は，カルシウムなどの必須元素や，重金属高 集積植物に蓄積した高濃度の重金属の二次元的な濃度分 布を可視化できる有効な手法として利用されてきた．し かし，作物のように高集積性をもたない植物体中の有害 元素濃度は低く，EPMAでは検出できない．励起源を 電子線からシンクロトロン放射光源X線に変えること で，特に重金属元素の検出感度を飛躍的に向上させるこ とができる．
シンクロトロン放射光とは，光速まで加速した電子を 磁場で急速に曲げたときに接線方向に放出される光であ る．赤外線からX線まで広い波長範囲の光を含み，きわ めて明るく，光源から離れても広がって弱まらずにその 明るさを保つという特徴をもつ．蛍光X線を効率よく 放出させるには，元素ごとに最適なエネルギーがある．
シンクロトロン放射光を使うと，分析したい元素に最も 適したエネルギーの励起X線を選ぶことができる．さ らに，励起X線を細く絞っても，試料上のX線強度密 度を高く保つことができることから，微小な領域でも高 感度分析が可能となる．生体内の多量元素の影響を受け ずにCdを高感度に分析するためには，高エネルギー X 線で励起する必要がある．
μ
mスケールまで集光した高 エネルギー X線を利用できる放射光実験施設のビーム化学と生物 Vol. 50, No. 1, 2012
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ラインは世界的にも少ないが，その一つが世界最高輝度 の放射光を発生できる大型放射光施設，SPring-8の BL37XUである（3）．
SPring-8のBL37XUにおいて30 keVのマイクロビー ムX線によりスズメノナスビおよびナス（千両二号）の 根の横断切片を3
μ
mおきに走査し，Cdの二次元分布を 測定した結果を図1
に示す．ナスでは導管までCdが到 達していたのに対し，スズメノナスビの根の内皮，内鞘 近傍には，Cdが蓄積していた．根の表皮から吸収され たCdは，アポプラストあるいはシンプラスト経由で中 心柱にある導管へ向かう．アポプラスト経由の輸送は，内皮に存在するカスパリー線によってブロックされてい るため，Cdが導管に到達するためには必ず細胞内に取 り込まれ，内皮を通過する必要がある．スズメノナスビ の根では，アポプラスト経由で輸送されたCdが細胞内 に取り込まれず，内皮を通り抜けられない．また，導管 にCdを排出できる輸送体の機能あるいは発現量の不足 により，シンプラスト経由で輸送されたCdも内鞘から 先に進むことができない．このため，内皮・内鞘でCd の輸送が停滞し，蓄積していると考えられた（4）．
シンクロトロン放射光源マイクロビーム蛍光X線分 析法による高感度・高空間分解能の元素マッピングは，
元素の輸送が制限されている部位を特定するために有効 である．BL37XUではX線ビームを300 nm程度まで集 光することができ，細胞レベルでの元素の分布の観察へ の応用も十分可能である．6元素の同時分析が可能であ り，有害元素の輸送と必須元素の輸送との関連を示す手 段としても有効である．また，遺伝子の発現部位などの 情報と併せることで，生体内における元素の輸送を明ら かにするための手段としても威力を発揮することが期待 される．
1） 竹田宏行，西原英治，荒尾知人：日本土壌肥料学雑誌，
78, 581 （2007）.
2） T. Arao, H. Takeda & E. Nishihara : , 54, 555 （2008）.
3） http://www.spring8.or.jp/wkg/BL37XU/instrument/
lang/INS-0000000592/instrument̲summary̲view 4） N. Yamaguchi, S. Mori, K. Baba, S. Kaburagi-Yada, T.
Arao, N. Kitajima, A. Hokura & Y. Terada : , 71, 198 （2011）.
（山口紀子，（独）農業環境技術研究所）
図1■根におけるCd輸送制御
（A） ナス（千両二号）の根横断面の走査型電子顕微鏡写真．（B） （A） をシンクロトロン放射光源マイクロビーム蛍光X線分析法で測定し たCdの二次元分布．（C） スズメノナスビの根横断面の走査型電子顕微鏡写真．（D） （C） をシンクロトロン放射光源マイクロビーム蛍光X 線分析法で測定したCdの二次元分布．（E） 根の表皮から導管までの経路上におけるCd輸送の模式図
