根の周りの微小な生態系を丸ごと可視化 -植物・微生物・土壌を保ったまま観察する電子顕微鏡法-

ad

2026-05-20 理化学研究所

理化学研究所の研究チームは、植物の根、微生物、土壌鉱物、有機物が混在する「根圏」を、広範囲かつ細胞レベルの高解像度で観察できる新しい電子顕微鏡法「bioCP-SEM(生物試料用断面研磨-走査電子顕微鏡法)」を開発した。従来は、柔らかい生物試料と硬い土壌鉱物が混在するため、根圏を壊さず広域観察することが困難だった。研究では、固定・樹脂包埋した根圏試料をダイヤモンドバンドソーで切断し、断面を精密研磨した後、走査電子顕微鏡で観察するワークフローを確立した。その結果、センチメートル規模の広い領域で、根、微生物、菌糸、土壌鉱物、バイオフィルム様構造、有機物などを位置関係を保ったまま可視化することに成功した。野外試料では、微生物集団や共生菌、土壌粒子周辺のバイオフィルム構造も確認された。本技術は、植物と微生物の相互作用、土壌中の栄養循環、有用微生物の働く場の理解を進める基盤技術となるほか、農業・環境・微生物生態研究への応用が期待される。

根の周りの微小な生態系を丸ごと可視化 -植物・微生物・土壌を保ったまま観察する電子顕微鏡法-
複雑な根圏試料を広域・高精細に観察する電子顕微鏡技術

<関連情報>

生物学的断面研磨走査型電子顕微鏡法により、植物-微生物-土壌界面の広範囲にわたる超微細構造マッピングが可能になる Biological cross-sectional polishing scanning electron microscopy enables wide-area ultrastructural mapping of intact plant–microbe–soil interfaces

Kiminori Toyooka,Yuko Saito,Satomi Kojima,Yumi Goto & Mayuko Sato
Communications Earth & Environment  Published:13 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s43247-026-03598-6  Unedited version

Abstract

Ultrastructural observation of the rhizosphere requires preservation of spatial continuity across heterogeneous biological and mineral components. Although correlative imaging approaches integrate electron microscopy with chemical and isotopic analyses, maintaining large-area structural integrity in intact plant–microbe–soil composites remains technically demanding. Here, we show that biological cross-sectional polishing scanning electron microscopy enables centimeter-scale cross-sectional observation of resin-embedded soil interfaces while retaining subcellular ultrastructural detail. The workflow combines conventional fixation used for plant electron microscopy with low-viscosity resin embedding, diamond band-saw sectioning, and mechanical polishing to generate flat cross sections suitable for backscattered electron imaging using standard scanning electron microscopes. Application to laboratory-grown and field-collected samples revealed microbial aggregates, biofilm-like matrices, fungal networks, and diverse soil-associated organisms observed within preserved spatial relationships. Although this method does not provide chemical or lineage-specific identification, it establishes a reproducible structural framework that complements multiscale imaging and supports targeted downstream analyses in complex environmental systems.

生物環境工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました