植物の元素集積・元素獲得特性の多様性

• 研究課題/領域番号: 24580088
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 渡部 敏裕 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60360939)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: イオノミクス / 土壌 / アルミニウム / ススキ / イオノーム / 集積植物 / 可給度 / ナトリウム / 国際情報交換（ドイツ）

研究成果の概要

本研究では元素集積の多様性を、遺伝的要因による変動、植物体内における元素の形態や転流、および土壌-植物間相互作用の観点から広く調査した。約850植物種の葉において、元素含有率の種間変動がほとんどの非必須元素で必須元素より大きいことを示した。複数のアルミニウム集積植物種において共通のアルミニウム集積形態が確認された。ダイズの葉では成熟に伴いリン、カリウム、および銅の含有率は大きく低下し、他の元素、特にモリブデンの含有率は上昇した。異なる土壌環境で生育した植物の葉の元素含有率と土壌中の有効態の含有率を各元素で比較した結果、相関を示す元素の傾向に植物分類学的な特徴が見られた。

研究成果

• [雑誌論文] Aluminium Accumulation and Intra-Tree Distribution Patterns in Three Arbor aluminosa (Symplocos) Species from Central Sulawesi (2016)
  • 著者名/発表者名: Marco Schmitt, Sven Boras, Aiyen Tjoa, Toshihiro Watanabe, Steven Jansen
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 2 ページ: e0149078-e0149078
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0149078
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 数種園芸作物のイオノーム解析によって示された組織特異的な元素の蓄積 (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Shibuya, Toshihiro Watanabe, Hiroki Ikeda, Yoshinori Kanayama
  • 雑誌名: The Horticulture Journal 巻: 84 号: 4 ページ: 305-313
  • DOI: 10.2503/hortj.MI-058
  • NAID: 130005105344
  • ISSN: 2189-0102, 2189-0110
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of ionomics to plant and soil in fields under long-term fertilizer trials (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Watanabe, Masaru Urayama, Takuro Shinano, Ryosuke Okada, Mitsuru Osaki
  • 雑誌名: SpringerPlus 巻: 4 号: 1 ページ: 781-781
  • DOI: 10.1186/s40064-015-1562-x
  • NAID: 120005712478
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interactions between Cs, Sr, and other nutrients and trace element accumulation in Amaranthus shoot in response to variety effect (2015)
  • 著者名/発表者名: Chu Q, Watanabe T, Sha ZM, Osaki M, Shinano T
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 2355-2363
  • DOI: 10.1021/jf5058777
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proportion of phospholipids in the plasma membrane is an important factor in Al tolerance (2014)
  • 著者名/発表者名: Maejima Eriko, Watanabe Toshihiro
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 9 号: 7 ページ: e29277-e29277
  • DOI: 10.4161/psb.29277
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Varietal difference in radiocesium uptake and transfer from radiocesium deposited soils in the genus Amaranthus (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinano T, Watanabe T, Chu Q, Osaki M, Kobayashi D, Okouchi T, Matsunami H, Nagata O, Okazaki K, Nakamura T
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 60 号: 6 ページ: 809-817
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.922035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Higher sterol content regulated by CYP51 with concomitant lower phospholipid contents in membranes is a common strategy for aluminium tolerance in several plant species. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wagatsuma Tadao, Khan Md. Shahadat Hossain, Watanabe Toshihiro, Maejima Eriko, Sekimoto Hitoshi, Yokota Takao, Nakano Takeshi, Toyomasu Tomonobu, Tawaraya Keitaro, Koyama Hiroyuki, Uemura Matsuo, Ishikawa Satoru, et al.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: - 号: 3 ページ: 907-918
  • DOI: 10.1093/jxb/eru455
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphorus deficiency enhances aluminum tolerance of rice (Oryza sativa) by changing the physicochemical characteristics of root plasma membranes and cell walls (2014)
  • 著者名/発表者名: Maejima, E., Watanabe, T., Osaki, M. and Wagatsuma, T
  • 雑誌名: J Plant Physiol 巻: 171 号: 2 ページ: 9-15
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2013.09.012
  • NAID: 120005411138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arsenic alters uptake and distribution of sulphur in Ptreis vittata (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Kouho, R., Katayose, T., Kitajima, N., Sakamoto, N., Yamaguchi, N., Shinano, T., Yurimoto, H. and Osaki, M.
  • 雑誌名: Plant, Cell and Environment 巻: 37(1) 号: 1 ページ: 45-53
  • DOI: 10.1111/pce.12124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative analysis of aluminum accumulation in leaves of three angiosperm species (2014)
  • 著者名/発表者名: Maejima, E., Hiradate, S., Jansen, S., Osaki, M., Watanabe, T.
  • 雑誌名: Botany 巻: 92 号: 5 ページ: 327-331
  • DOI: 10.1139/cjb-2013-0298
  • NAID: 120005455885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular and physiological analysis of Al3+ and H+ rhizotoxicities at moderately acidic conditions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Kobayashi, Y., Watanabe, T., Shaff J. E., Ohta, H., Kochian, L. V., Wagatsuma, T., Kinraide, T. B. & Koyama
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 163 号: 1 ページ: 180-92
  • DOI: 10.1104/pp.113.222893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of phosphorus levels on the protein profiles of secreted protein and root surface protein of rice (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinano, T., Yoshimura, T., Watanabe, T., Unno, Y., Osaki, M., Nanjo, Y. and Komatsu, S.
  • 雑誌名: Journal of Proteome Research 巻: 12(11) 号: 11 ページ: 4748-4756
  • DOI: 10.1021/pr400614n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolite profiling of mizuna (Brassica rapa L. var. Nipponsinica) to evaluate the effects of organic matter amendments (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, A., Okazaki, K., Watanabe, T., Osaki, M., Shinano, T.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 61(5) 号: 5 ページ: 1009-1016
  • DOI: 10.1021/jf3039132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionome of soybean seed affected by previous cropping with mycorrhizal plant and manure application (2012)
  • 著者名/発表者名: Zimin Sha
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 60 号: 38 ページ: 9543-9552
  • DOI: 10.1021/jf3024744
  • 査読あり
• [学会発表] テンサイのカリウム施肥、リン酸施肥及び栽植密度の変動が収量・品質に及ぼす影響の場所間差と土壌分析値との関連について (2015)
  • 著者名/発表者名: 鷹田秀一, 渡部敏裕, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部会
  • 発表場所: かでる27（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] テンサイの擂潰(らいかい)籾殻混合育苗培地がペーパーポット紙質へ及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大竹 勝, 渡部敏裕, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部会
  • 発表場所: かでる27（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] シロバナルーピンで観察される特異的なCs吸収傾向 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高雄惇英, 渡部敏裕, 和崎 淳, 大崎 満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部会
  • 発表場所: かでる27（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] Physiological variations in aluminum accumulation in different aluminum-accumulator plant species (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Maejima E, Hiradate S, Wasaki J, Osaki M, Jansen S
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH
  • 発表場所: Hotel Ariston（ドゥブロヴニク・クロアチア）
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of root cell components in aluminum-tolerant woody plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Maejima E, Watanabe T, Wagatsuma T, Osaki M
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH
  • 発表場所: Hotel Ariston（ドゥブロヴニク・クロアチア）
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of different nitrogen sources on N, mineral elements mobility and microbial metabolism in rhizosphere soil of different plant species (2015)
  • 著者名/発表者名: Qingnan Chu, 渡部敏裕, 中村卓司, 岡紀邦, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] ルーピンとの混植がイネ科牧草の生育および窒素吸収に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤石愛美, 渡部敏裕, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] テンサイのカリウム施肥、リン酸施肥及び施肥栽培密度の違いが収量・根中糖分及び製糖品質に及ぼす影響について (2015)
  • 著者名/発表者名: 鷹田秀一, 渡部敏裕, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Biocharが有機質肥料を施肥した土壌の窒素動態に与える影響とその要因 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹内友規, 渡部敏裕, 中村隆一, 本間千晶, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] アルミニウム超耐性をもつ木本植物の根に含まれるフェノリクスの特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前島恵理子, 渡部敏裕, 我妻忠雄, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] ナトリウム処理下におけるテンサイの抗酸化応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土谷修平, 渡部敏裕, 松本卓也, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] The characteristics of root cell components of plants adapted to acidic soil (2015)
  • 著者名/発表者名: Maejima E, Watanabe T, Wagatsuma T, Osaki M
  • 学会等名: Rhizosphere 4 congress
  • 発表場所: MECC（マーストリヒト・オランダ）
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Ionomic variation in plant species growing in various soil environments (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Kusumoto Y, Morita S, Koyanagi T, Osaki M, Hiradate S
  • 学会等名: Rhizosphere 4 congress
  • 発表場所: MECC（マーストリヒト・オランダ）
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of different nitrogen sources on nitrogen dynamics, mineral elements and microbial communities in rhizosphere soil of different plant species (2015)
  • 著者名/発表者名: Chu Q, Watanabe T, Sha Z, Osaki M
  • 学会等名: Rhizosphere 4 congress
  • 発表場所: MECC（マーストリヒト・オランダ）
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative analysis of aluminium accumulation in leaves of several woody aluminium accumulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Maejima E, Watanabe T, Hiradate S, Jansen S, Osaki M
  • 学会等名: The Eleventh Keele Meeting on Aluminium
  • 発表場所: L'hote（フランス）
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-04
• [学会発表] Differences and similarities in the characteristics of aluminium accumulation in various aluminium accumulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Maejima E, Hiradate S, Osaki M, Jansen S
  • 学会等名: The Eleventh Keele Meeting on Aluminium
  • 発表場所: L'hote（フランス）
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-04
• [学会発表] ナトリウムに対する生育応答の異なるテンサイの選抜 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也, 田口和憲, 大崎満, 渡部敏裕
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部会
  • 発表場所: かでる2.7（札幌）
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-04
• [学会発表] 塩塚高原に生育する各種植物の土壌環境の違いによるイオノーム変動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡部敏裕, 楠本良延, 森田沙綾香, 小柳知代, 大崎満, 平舘俊太郎
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 異なるアルミニウム集積植物の葉におけるアルミニウムの集積形態と分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前島恵理子, 渡部敏裕, 平館俊太郎, Steven Jansen, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Ionomic uptake and distribution of soybean in response to different nitrogen sources at different growth stages (2014)
  • 著者名/発表者名: Chu Q, Watanabe T, Shinano T, Nakamura T, Oka N, Osaki M, Sha Z
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] イネの塩害に対する生育評価および遺伝学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水克, 石黒聖也, 渡部敏裕, 大崎満, 貴島祐治
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 有機物連用土壌で栽培されたミズナの成分の特性とその変動要因 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大熊直生, 渡部敏裕, 岡崎圭毅, 岡紀邦, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Physiological responses of Hakea laurina (Proteaceae) to low-P and high-P conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Maruyama H, Yamauchi T, Kohama T, Watanabe T, Wasaki J
  • 学会等名: 5th Phosphorus in Soils and Plants Symposium
  • 発表場所: Le Corum（フランス）
  • 年月日: 2014-08-26 – 2014-08-29
• [学会発表] 作物の生産性向上に関わる成分解析 - 2.大豆生産性と子実元素との関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村卓司, 林怜史, 村上則幸, 辻博之, 小松邦彦, 岡崎圭毅, Z. Sha, C. Qingnan, 渡部敏裕, 信濃卓郎
  • 学会等名: 日本作物学会第237回講演会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉市）
• [学会発表] シロイヌナズナ内生エリシターの耐塩性付与に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 道満剛平, 渡部敏裕, 藤野介延, 山口夕
  • 学会等名: 第55会日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 富山大学（富山市）
• [学会発表] Phosphorus deficiency enhances the tolerance of rice to the acidic soil stress (2013)
  • 著者名/発表者名: Maejima, E., Watanabe, T., Osaki, M., Wagatsuma, T.
  • 学会等名: XVII. International Plant Nutrition Colloquium 2013
  • 発表場所: Istanbul Convention and Exhibition Center (トルコ)
• [学会発表] 強酸性土壌に生育する植物の根細胞膜成分の特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島恵理子, 渡部敏裕, 我妻忠雄, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会本大会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
• [学会発表] 野菜のイオノーム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡部敏裕, 吉村誠子, 前島恵理子, 山内愛子, 大和田野昌子, 岡田遼介, 信濃卓郎, 大崎満, 浦山勝
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会本大会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
• [学会発表] Accumulation of non-essential elements in pteridophytes with emphasis on aluminum (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Jansen, S., Maejima, E., Azuma, T., Hiradate, S., Osaki, M.
  • 学会等名: XVII. International Plant Nutrition Colloquium 2013
  • 発表場所: Istanbul Convention and Exhibition Center (トルコ)
• [学会発表] HMG is a promising key gene for the enhancement of aluminum tolerance of rice via modulating membrane sterols in root-tip portion (2013)
  • 著者名/発表者名: Wagatsuma, T., Watanabe, T., Toyomasu, T., Kuroda, M., Muranaka, T., Ohyama, K., Ishikawa, A., Usui, M., Maejima, E., Khan, M. S. H., Tawaraya, K., Koyama, H.
  • 学会等名: XVII. International Plant Nutrition Colloquium 2013
  • 発表場所: Istanbul Convention and Exhibition Center (トルコ)
• [学会発表] Characteristics of arsenic accumulation in aquatic plants (2013)
  • 著者名/発表者名: Sha, Z., Watanabe, T., Ohira, K., Okazaki, K., Osaki, M., Shinano, T.
  • 学会等名: XVII. International Plant Nutrition Colloquium 2013
  • 発表場所: Istanbul Convention and Exhibition Center (トルコ)
• [学会発表] Ionomics study of fertilizer responses in soybean shoots (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi, A., Watanabe, T., Osaki, M.
  • 学会等名: XVII. International Plant Nutrition Colloquium 2013
  • 発表場所: Istanbul Convention and Exhibition Center (トルコ)
• [学会発表] Effects of organic matter application on the dynamics of organic and inorganic compounds, and microbial activities in rhizosphere (2013)
  • 著者名/発表者名: Owadano, M., Watanabe, T., Osaki, M.
  • 学会等名: XVII. International Plant Nutrition Colloquium 2013
  • 発表場所: Istanbul Convention and Exhibition Center (トルコ)
• [学会発表] 植物イオノミクスの基礎と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡部敏裕
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会鳥取大会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取）
  • 招待講演
• [学会発表] 窒素欠乏下における作物のモリブデン集積特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田遼介・渡部敏裕・浦山勝・海野佑介・信濃卓郎・大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
• [学会発表] 有機物連用土壌および慣行土壌で栽培したミズナとその土壌の成分に与える有機物施肥の影響
  • 著者名/発表者名: 大熊直生, 渡部敏裕, 岡崎圭毅, 大崎満
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
• [図書] Aluminum Stress Adaptation in Plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadao Wagatsuma, Eriko Maejima, Toshihiro Watanabe, Md. Shahadat Hossain Khan, Satoru Ishikawa
  • 総ページ数: 274
  • 出版者: Springer
• [備考] T. Watanabe
  • URL: http://www.geocities.jp/watanabe1209/