形態学的アプローチによる玄米内部の水分移動の解明

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本年度は米粒内の水分移動と構造変化の相互作用を解明することを目的とした。まず,昨年度に開発した共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)による米粒内の水分分布の観察方法の妥当性を検証するため,CLSMを用いて得られた米粒内部の水分分布の観察像を核磁気共鳴法(MRI)を用いて得られた観察像と比較した。さらに,米粒内の水分移動を理論的に検討するため,米粒の形状を正確に再現したジオメトリーを作成し,さらにこれを利用した米粒内部の水分拡散予測モデルを構築した。研究実績の概要は以下の通りである。1、CLSMを用いて得られた観察像においても,米粒の腹部側で吸水が先行する様子が確認された。さらに,米粒内部に生じた亀裂によって起こる米粒中心部への水の浸透の観察については,CLSMを用いた観察方法では試料を割断する必要はあったものの,MRI画像よりも明瞭な画像が得られ,本観察方法が米粒内の水の移動経路を検討する上で有効な観察方法であることが示された。2、玄米粒を10μmの厚みでスライスした連続切片のデジタル画像を基に,米粒表面の窪みまで精確に再現した3次元ジオメトリーを作成した。さらに作成したジオメトリーを用いて米粒内部の水分拡散予測モデルを構築した。3、吸水15分後に胚芽跡付近から米粒中心部にかけて水が浸透する様子がMRI画像で確認され,その理由として胚芽跡付近で内部亀裂が生じたものと考えられた。この仮説を検証するため,構築した予測モデルを用いて米粒内部の水分勾配を算出した結果,胚芽跡付近において他の部位に比べて著しく大きな水分勾配が生じており,胚芽跡付近で亀裂が発生する可能性が高かったことが示された。