Italian Red

　

　NMRイメージング（ミクロMRI）は、1980年代のワークステーション型コンピューターの発達にともなって非破壊計測法の一つとして出現した。無侵襲で生体試料の内部形態が観察できることが最大の特徴であるが、作物を含めて植物について断層（断面）の形態を観察するのであれば非破壊的である必然性はない。生物組織の水の物理性（量と運動性）と生理活動の間には密接な関係があり（Hazlewoodet al., 1972; Beall, 1979; Hazlewood,1979; Drost-Hansen & Clegg eds., 1979）、MRIで細胞の水の物理性を通して形態と同時に生理状態を観察できるところに意味がある。細胞の水は、組織を切断すれば量的に影響を受けるし、また、その性質を失う。よって、インタクトあるいはin situな水の状態を観察するためには非破壊性は不可欠である。その点で、MRIは種子の形成のような発生学的研究（Kanoet al.,1990）、果実の過熟と組織崩壊（Wang and Wang, 1989; Wangetal., 1988）、休眠打破（Faustet al., 1991）などの研究手法として有効であることが示された。
　1980年代の中頃、私達の研究グループもNMRイメージング装置を使える環境になって、トマトの生長に関する研究（Ishidaetal., 1989）を最初に取り上げた。始めは、普通の生食用トマトで養分供給を強く制限して小さな果実を栽培したが、径50 mmの検出器に入るほど小さな果実を作るのは容易ではなかった。そこへ仲間がチェリートマトを持ってきたが、内部形態が通常のトマトと異なるように見えたので、栽培はしてみたものの試料として採りあげようという気になるまでに大分時間が掛かった。
　一方、フロッピーディスクを保存用記憶媒体とした時代のコンピューターシステムの制約は大きかった。平面イメージの測定が中心で、また、PIXELごとに緩和時間（T₁値）を計算してイメージを構築するプログラムを自作できたのは1993年末のことであった。だから、このチェリートマトについての原著には（Ishidaetal., 1994）にはT₁値のイメージは含まれていない。また、理論的にはNMRスペクトロスコピーで検出できる化合物を、何でも、イメージとしてマップすることができるから代謝に関わる糖（化合物）の分布イメージを基に、組織の生理についてより多くの情報を得ることができると考えた。しかし、イメージングでは試料に含まれる化合物のシグナルを画素ごとに分割するので、よほど濃度が高くないとイメージを構築した時、シグナルが水シグナルの裾やノイズに埋もれてしまうことが問題であった。そこで、試料の形態的特徴を基に画素のサイズを大きくして、糖の蓄積部位を特定しようとした試みが局所スペクトルイメージングである。糖のケミカルシフトに対応する周波数のラジオ波で糖だけを選択励起する方法に比べて容易に糖を検出できた。
　測定法が具体的課題に適切に応用できるか否かは、時代の工学的技術、インフラおよび生活様式から著しい影響を受けることを示した例である。記憶媒体の容量が巨大になり、解析プログラムが発達した現在は、もう少し巧妙な方法でケミカルシフトイメージングを行うことが可能である。反対に、装置が未発達で制約が多い条件だったから、MRIの理論に沿って測定法を工夫することに興味が持てたものと思われる。もう一つ、一般には重要視されていないけど、イメージングにおいても入念にシム（友人は分解能と表現していた）を調整することが鮮明なイメージを得る上で大切であることを、この研究を通して知った。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（研究員）
　

文献

MRI
Beall, PT. 1979. Applications of cell biology to an understanding of biological water.InW. Drost-Hansen and JS. Clegg eds. Cell-associated Water. pp.271-291. Academic Press, New York.
　Drost-Hansen W. and Clegg JS. 1979. Cell-associated water. Academic Press, New York.
　Faust, M., Liu, D., Millard, MM., Stutte GW. 1991. Bound versus free water in dormant apple buds ? a theory for endodormancy.HortScience 26: 887-890.
　Hazlewood, CF. 1979. A view of the significance and understanding of the physical properties of cell-associated water.InW. Drost-Hansen and JS. Clegg eds. Cell-associated Water. pp.165-259. Academic Press, New York.
　Hazlewood, CF., Chang DC., Medina, D., Cleveland, G., Nichols BL. 1972. Distinction between the preneoplastic and neoplastic stateofmurine mammary glands. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69: 1478-1480.
　Ishida N., Kobayashi T., Koizumi M., Kano H. 1989.¹H-NMR imaging of tomato fruits. Agric. Biol.Chem. 53: 2363-2367.
　Ishida N., Koizumi M., Kano H. 1994. Ontogenetic changes in water in cherry tomato fruits measured by nuclear magneticresonanceimaging. Sci. Hort. 57: 335-346.
　Kano H., Ishida N., Kobayashi T., Koizumi M. 1990.¹H-NMR imaging analysis of changes of free water distribution in barleyandsoybean seeds during maturation. Jpn. J. Crop Sci. 59:503-509.
　Wang CY., Wang PC. 1989. Nondestructive detection of core breakdown in ‘Bartlett’ pears with nuclear magnetic resonance imaging.Hort Sci., 24: 106-109.
　Wang SY., Wang PC., Faust M. 1988. Nondestructive detection of watercore in apple with nuclear magnetic resonance imaging. Sci.Hort. 35: 227-234.

トマト果実
　Cho S., Bellon V., Eads TM., Stronshine RL., Krutz GW. 1991. Sugar content measurement in fruit tissue using water peaksuppressionin high resolution¹H magnetic resonance. J. Food Sci., 56: 1091-1094.
　Davies JN., Kempton RJ. 1975. Changes in the individual sugars of tomato fruit during ripening. J. Sci. Food Agric. 26: 1103-1110.
　Winsor GW., Davies JN., Massey DM. 1962. Composition of tomato fruit. III. Juices from whole fruit and locules at different stagesofripeness. J. Sci. Food Agric. 13:108-115.

A great while ago the world began,
With hey-ho, the wind and the rain;
But that's all one, our play is done,
And we'll strive to please you every day.