Remediation of the agricultural environments using the plant species with roots containing high H2O2 in the presence of woody plant organics-Fe complex via rhizosphere Fenton reaction
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21K05869
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 客員教授 (70007079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
且原 真木 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (00211847)
俵谷 圭太郎 山形大学, 農学部, 教授 (70179919)
田原 恒 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70445740)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 過酸化水素高分泌性植物 / 樹木フェノリックスー鉄錯体 / 根圏フェントン反応 / 農地・環境の修復 / フェリハイドライト / ヒドロキシルラジカル / 脱窒 / 硝酸ラジカル / アポプラスト / 過酸化水素 / フェントン反応 / 高塩・乾燥環境耐性 / 一酸化二窒素ガス / 根圏有機環境の改変 |
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| Outline of Research at the Start |
農地環境を取り巻く水・土壌系には、残留農薬や各種有害有機化学物質が存在し、食糧生産のネックである。我妻らは、根細胞壁に高濃度過酸化水素を有するキク科植物は、このH2O2と土壌溶液中Fe2+とのフェントン反応で発生するラジカル類で、強い温室効果メタン、Fe3+ 錯体投与で、石油系炭化水素や除草剤アトラジンを除去・分解できることを、世界で初めて見出した。Fe3+と錯形成可能なフェノール性物質を高濃度に含む未利用樹木資源の有効・付加価値化のため有効・安全な錯体新資材(A)を創製する。また、より優れた高分泌植物(B)を特定する。(A)(B)併用の新手法で農業環境を修復する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Fenton反応によるCH4の消去や除草剤atrazine・有機汚染代替物methylene blueの分解を最近明らかにした。それを踏まえ、米ぬか・phytic acidからのPi遊離（有機物利用）も明らかに出来た。更に、「土壌(S)＋イナワラ(RS)＋合成非晶質酸化鉄２-line ferrihydrite (Fe3+-oxide) (FH) 」区の嫌気・湛水incubation実験でのNO3ラジカル生成による脱窒防止/土壌有機化の可能性が予想された。また、以下の点も明らかになった。①新たに確立したBES-H2O2法により、H2O2濃度の最高値はapoplastで1.7 mM付近、incubate土壌「S + RS + FH」区の溶液中で200 uMであった。②log H2O2濃度(uM) (X)とpH(Y)の関係は、Y = -0.155X + 6.39 (P < 0.001)であり、直線上部領域は、H2O2分解によるH2OとO2の生成エリア、下部領域は、FeとのFenton/Pseudo-Fenton反応による・OH生成エリアと整理された。高pH土壌での化学反応によるH2OとO2の生成は、植物のアルカリ土壌耐性に貢献出来ると考えられた。③ Fe + H2O2系では・OHが、Fe + H2O2 + NO3-系では・NO3が生成することが解った。・NO3は土壌有機物と反応し、脱窒によるN損失・温室効果ガス生成を低減すると示唆された。④H2O2-aquaporinの阻害剤 (AgNO3) 処理で、キク科根の高濃度apoplast H2O2が消失した。根圏の土壌微生物/植物根由来H2O2濃度や有機物、それらとFeとの化学的Fenton/Pseudo-Fenton反応を制御することによって、SDGsに沿った環境修復・地球温暖化阻止・有機物利用を進めることができると期待された。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
