重金属集積植物の探査とその機能解析

• Project/Area Number: 16780043
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 渡部 敏裕 北海道大学, 大学院農学研究院, 助手 (60360939)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 重金属汚染土壌 / カドミウム / イネ / 超集積植物 / 重金属耐性微生物 / 根圏 / ファイトレメディエーション / 有機酸 / ヒ素 / 重金属集積微生物

Research Abstract

1)昨年度までの実験で、インディアンマスタードとアマランサスは水耕条件では地上部に同程度カドミウムを集積するが、土耕条件ではインディアンマスタードの集積能力はアマランサスと比べて著しく劣ることがわかった。本年度の研究から、この土耕における異なる集積能力は根から分泌される主要な有機酸の種類が関与していることが示唆された。すなわち、アマランサスは不溶性カドミウムを可溶化する能力の高いクエン酸を分泌する一方、インディアンマスタードは可溶化能の低いシュウ酸が分泌性有機酸の主体であった。インディアンマスタード、アマランサスともにカドミウム以外の重金属も超集積する傾向があり、様々な重金属に汚染された土壌のファイトレメディエーションに利用可能であることが示唆された。
2)昨年度までの実験で、カドミウム汚染土壌への零価鉄添加が植物のカドミウム集積低減に有効である事がわかった。本年度はその低減メカニズムを土壌化学的手法により解明した。カドミウムで汚染した水田土壌に零価鉄を添加することにより、土壌中のカドミウムは、植物に吸収されやすい交換態などの形態が減少し、吸収されにくい吸蔵態画分が増加することが明かとなった。
3)鉱山跡地に生育する野生植物の根圏より採取した土壌から、カドミウム耐性細菌を分離した。分離した細菌をイネ幼植物体の根に塗布し、カドミウム汚染土壌で無菌栽培したところ、塗布しなかったコントロールと比較して大きく生育が改善された。

Research Products

• [Journal Article] Aluminium-iron interactions and growth enhancement in Melastoma malabathricum and Miscanthus sinensis dominating acid sulphate soils (2006)
  • Author(s): Watanabe T, Jansen S, Osaki M
  • Journal Title: Plant, Cell ＆ Environment 29 Pages: 2124-2132
• [Journal Article] Different characteristics of nitrogen utilization between lupin and soybean-Can lupin utilize organic nitrogen in soils? (2006)
  • Author(s): Watanabe T, Okamoto M, Misawa S, Urayama M, Osaki M
  • Journal Title: Canadian Journal of Botany 84 Pages: 20-27
• [Journal Article] Internal mechanisms of plant adaptation to aluminium toxicity and phosphorus starvation in three tropical forages (2006)
  • Author(s): Watanabe T, Osaki M, Yano H, Rao IM
  • Journal Title: Journal of Plant Nutrition 29 Pages: 1243-1255
• [Journal Article] 酸性土壌に生育する植物たち-アルミニウム集積植物に見る多彩な適応のメカニズム- (2006)
  • Author(s): 渡部敏裕
  • Journal Title: 化学と生物 44 Pages: 496-499
  • NAID: 10017994824
• [Journal Article] Role of phosphoenolpyruvate carboxylase in the adaptation of a tropical forage grass to low phosphorus acid soils (2006)
  • Author(s): Begum HH, Osaki M, Nanamori M, Watanabe T, Shinano T, Rao IM
  • Journal Title: Journal of Plant Nutrition 29 Pages: 35-57
  • NAID: 120000970803
• [Journal Article] Interactive effects of Al, Ca_and other cations on root elongation of rice cultivars under low pH (2005)
  • Author(s): Watanabe T, Okada K
  • Journal Title: Annals of Botany 95 Pages: 379-385
• [Journal Article] The Function of a maize-derived phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) in phosphorus-deficient transgenic rice (2005)
  • Author(s): Begum HH, Osaki M, Shinano T, Miyatake H, Wasaki J, Yamamura T, Watanabe T
  • Journal Title: Soil Science and Plant Nutrition 51 Pages: 497-506
  • NAID: 110004704768
• [Journal Article] Aluminum accumulation in the roots of Melastoma malabathricum, an aluminum accumulating plant (2005)
  • Author(s): Watanabe T, Misawa S, Osaki M
  • Journal Title: Canadian Journal of Botany 83 Pages: 1518-1522
• [Journal Article] The beneficial effect of Al and the role of citrate in Al accumulation in Melastoma malabathricum L. (2005)
  • Author(s): Watanabe et al.
  • Journal Title: New Phytologist 165 Pages: 773-780
• [Journal Article] The distribution and phylogeny of aluminium accumulating plants in the Ericales (2004)
  • Author(s): Jansen et al.
  • Journal Title: Plant Biology 6 Pages: 498-505
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物の栽培方法 (2005)
  • Inventor(s): 大崎満, 渡部敏裕ら
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人北海道大学
  • Industrial Property Number: 2005-200559
  • Filing Date: 2005-07-08