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関西医科大学物理学教室：：：：竹本先生竹本先生竹本先生竹本先生提供提供提供提供
ピコ ピコ ピコ
ピコ植物 植物 植物 植物プランクトン プランクトン プランクトン プランクトンの の の の異常増殖 異常増殖 異常増殖 異常増殖
• ピコ植物プランクトンは、全国の湖沼に広く分布して いる。特に貧栄養では一次生産者として主要な役 割を担っている。
• しかし、ピコプランクトンの存在が知られるように
なったのは、蛍光顕微鏡が普及し始めた 1970 年代 後半のことである。
• 琵琶湖におけるピコ植物プランクトンの季節変動は 永田（ 1986 ）によって初めて報告された。
• ピコプランクトンは夏季に 10 5 cells/ml レベルとなり
細胞サイズが３μ m 以下の植物プランクトンのクロ
ロフィル a 量が全体のクロロフィル a 量に占める割合
は多い時に 45% に達することが明らかにされた。
・ X 線の吸収率の違いが反映され、像から
「物質」と「量」を推定。
・得られた X 線像のコントラストを数値化し，
細胞と寒天質の体積と，寒天質に含まれる 炭素量を推定する手法を確立する。
・ピコ植物プランクトンが 琵琶湖へ放出する 有機物量を推定したい。
1.2µ µ µm µ
軟 X 線顕微鏡による観察結果 ( 関西医科大学 )
データデータデータ
データ：：：：関西医科大学物理学教室関西医科大学物理学教室関西医科大学物理学教室関西医科大学物理学教室：：：：木原木原木原木原、、、、竹本先生竹本先生竹本先生竹本先生
ピコ ピコ ピコ
ピコ植物 植物 植物プランクトン 植物 プランクトン プランクトンの プランクトン の のイメージ の イメージ イメージ図 イメージ 図 図 図
1
μｍフィコシアニン フィコエリスリン
0. ２～ 2 μ m 粘質鞘
粘質鞘
方 方
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• 理化学分析 理化学分析： 理化学分析 理化学分析 ： ： ：COD COD COD、 COD 、 、BOD 、 BOD BOD BOD、 、 、クロロフィル 、 クロロフィル クロロフィル- クロロフィル -- -ａ ａ ａ量 ａ 量 量 量 TOC TOC TOC
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よび藍藻種 藍藻種 藍藻種 藍藻種20 20 20群体 20 群体 群体 群体を を を を墨汁 墨汁 墨汁 墨汁により により により により染色後 染色後 染色後 染色後、 、 、 、生物顕 生物顕 生物顕 生物顕 微鏡下 微鏡下 微鏡下
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細胞容積量 細胞容積量
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今回の研究内容
• 今回 今回、 今回 今回 、 、 、これら これら これら植物 これら 植物 植物プランクトン 植物 プランクトン プランクトン プランクトンの の の の長期変遷 長期変遷 長期変遷 長期変遷 と と と
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Aulacoseira Aulacoseira Aulacoseira Aulacoseira
ｇｒａｎｕｌａｔａ ｇｒａｎｕｌａｔａ ｇｒａｎｕｌａｔａ ｇｒａｎｕｌａｔａ
琵琶湖南湖では過去 から多く見られてき たが、北湖では少な かった。しかし、
1988年頃より、徐々 に増加認められる。
琵琶湖唐崎沖中央における Aulacoseira granulata の経年変動 0
1000 2000 3000 4000 5000
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Aulacoseira granulata
琵琶湖今津沖中央における Aulacoseira granulata の経年変動 0
200 400 600 800 1000
1 9 7 8 1 9 8 0 1 9 8 2 1 9 8 4 1 9 8 6 1 9 8 8 1 9 9 0 1 9 9 2 1 9 9 4 1 9 9 6 1 9 9 8 2 0 0 0 2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 6 2 0 0 8
総細胞数/ｍｌ
Aulacoseira granulata
北湖中央（
0,5m
）南湖中央（0,5m）
水草水草 水草水草
Aphanothece Aphanothece Aphanothece
Aphanothece clathrata clathrata clathrata clathrata の の の の細胞容積 細胞容積 細胞容積 細胞容積と と と と 粘質鞘 粘質鞘 粘質鞘
粘質鞘を を を含 を 含 含む 含 む む細胞容積 む 細胞容積 細胞容積 細胞容積の の の の変動 変動 変動 変動
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 9 7 8 1 9 8 0 1 9 8 2 1 9 8 4 1 9 8 6 1 9 8 8 1 9 9 0 1 9 9 2 1 9 9 4 1 9 9 6 1 9 9 8 2 0 0 0 2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 6 2 0 0 8
容積(μm3/ml log10)
細胞容積 ｌｏｇ
細胞容積＋粘質鞘容積 log10
Nアセチルガラクトサミン マンノース
粘質鞘を構成する糖
グルコース マンノース
レクチン結合性による構成糖と局在の推定 3
Oocystis
ガラクトース Β1，3 Nアセチルガラクトサミン
?
( 池谷 )
：最外輪帯幅
X 線顕微鏡の光学系 ビームライン BL-12
CZP (集光ゾーンプレート)
直径： φ 9 mm
最外輪帯幅： 53.7 nm ゾーン数： 41,890 パターン： Ge 0.3 μ m サポート： SiN 0.1 μ m
OZP (対物ゾーンプレート)
直径： φ 56 μ m 最外輪帯幅： 45 nm ゾーン数： 311
パターン： W 0.12 μ m サポート： SiN 0.1 μ m
CZP
7050 mm 201 mm < 1 mm 1106mm ～
※使用波長 2.4 nm の場 合
SR光源
SiC Mirror CCD
Camera
OZP
Sample
ﾋ ﾋ ﾋ
ﾋﾟﾟﾟﾟﾝﾎｰﾙ ﾝﾎｰﾙ ﾝﾎｰﾙ ﾝﾎｰﾙ
真空層 大気層 真空層
ゾーンプレート
X
線に対し、透明・不透明の同心円状の 輪帯からなる円形の回折格子) (
55 22
.
1 = nm
≈
∆ dr n
空間分解能 ( 理論値 )
dr n
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軟 X 線顕微鏡の特徴
• 光学顕微鏡よりも高い空間分解能
• 厚い試料（数ﾐｸﾛﾝ程度）の観察が可能
細胞の内部構造が透過像で得られる
• 含水試料の観察が可能
水の窓波長域 (2.28nm ～ 4.37nm) において
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ドキュメント内
Microsoft PowerPoint - seminar ppt
(ページ 104-115)