杏Map

&苍产蝉辫;【ポイント】

◆海洋植物プランクトン细胞１つに含まれる元素量を定量する计测手法を新开発の软齿线分光顕微镜を用いて开発しました。
◆これまで测定が难しかった軽元素である酸素について、単一细胞レベルでの絶対质量测定をピコ（1兆分の1）グラムの精度で実现しました。
◆本手法は炭素や窒素など他の元素にも适用可能であり、细胞内元素分布や化学状态を可视化する新たな分析基盘として、生命科学を含む様々な物性研究への贡献が期待されます。

東京大学物性研究所のJordan Tyler O’Neal特任研究員（研究当時）と木村隆志准教授、竹尾陽子助教、同大学大学院农学生命科学研究科の児玉武稔准教授、杏Map大学院工学研究科の松山智至教授、理化学研究所放射光科学研究センターの志村まり研究員、高輝度光科学研究センターの大橋治彦特任参事らによる研究グループは、軟X線スペクトロ?タイコグラフィ（注1）を用いて、海洋植物プランクトン1細胞に含まれる元素量を定量する新しい計測手法を開発しました。
海洋植物プランクトンは、地球全体の光合成の约半分を担い、酸素の供给や炭素の固定、元素循环に主要な存在です。従って、海洋植物プランクトンに含まれる酸素量を正确に把握することは、地球规模での元素循环を理解するために重要な意义があります。更に生物の中で元素が细胞内のどこに、どれだけ存在するかを知ることは、生命活动や环境応答を理解するうえで重要となります。しかし、数マイクロメートルの単一细胞レベルでの軽元素の定量解析にはこれまで大きな困难が伴っていました。本研究では、个别の元素に特异的に反応する软齿线の波长域を用いることで多数の高分解能?高感度の软齿线细胞像を取得しました。そして细胞の吸収率の変化を解析することで、海洋植物プランクトン1细胞に含まれる酸素の絶対质量をピコグラム（1兆分の1グラム）の精度で直接测定することに成功しました。
　本成果は、微小な生物试料に含まれる元素を培养等することなく直接定量する新たな分析技术として、海洋微生物の生理状态の评価や、细胞内元素循环の理解に役立つとともに、地球环境?海洋循环への応答指标にも贡献が期待されます。また、軽元素の定量测定?化学状态の可视化は有机デバイスや材料の开発?评価など幅広い応用が期待されます。
　本成果は、米国の学術雑誌「Optics Express」に2026年6月3日（現地時間）に掲載されました。

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【用语説明】

（注1）软齿线スペクトロ?タイコグラフィ：
软齿线を试料に照射して得られる回折パターンから、计算机処理によって高分解能?高感度の试料の画像を再构成する顕微镜法です。软齿线のエネルギーを元素に固有の吸収が起こる领域の前后で変化させて多数の画像を取得することで、试料内の元素分布や元素量を评価できます。本研究では、この手法を用いて、単一の海洋植物プランクトン细胞に含まれる酸素の分布と量を测定しました。

【论文情报】

雑誌名：Optics Express
題　名：Quantitative Elemental Masses of a Single Marine Phytoplankton Evaluated with Soft X-ray Spectro-ptychography
著者名：Jordan T. O’Neal, Satoshi Matsuyama, Kai Sakurai, Kyota Yoshinaga, Yu Nakata, Chiho Funaki, Yoko Takeo, Takenori Shimamura, Makina Yabashi, Haruhiko Ohashi, Kazutaka Takahashi, Mari Shimura, Taketoshi Kodama, and Takashi Kimura
DOI： 10.1364/OE.589585
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【研究代表者】