| Project/Area Number |
23K27042
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| Project/Area Number (Other) |
23H02349 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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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 | Ehime University |
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Principal Investigator |
光延 聖 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (70537951)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白石 史人 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (30626908)
加藤 真悟 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 上級研究員 (40554548)
濱村 奈津子 九州大学, 理学研究院, 教授 (50554466)
徳永 紘平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 人形峠環境技術センター, 研究職 (50814729)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
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| Keywords | ヒ素 / 水田 / 微生物 / 土壌修復 |
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| Outline of Research at the Start |
水田土壌は、世界30億人以上に主食であるコメを提供する食糧生産地であり、アジア圏の人々にとって最重要な農業資源の1つである。しかし近年、水田環境を脅かす土壌汚染が日本を含めたアジア諸国で頻発している。本研究ではとくに、現在世界で最も深刻な水田汚染である「無機ヒ素による水田土壌汚染」を対象とし、① 申請者らが見出した水田土壌表層へのヒ素濃集現象の化学的・微生物学的メカニズムを解明し、②さらにこのヒ素濃集現象を応用した低コストかつ簡便な自然模倣型土壌浄化法の実証を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究2年目である2024年度は、水田土壌表層へのヒ素異常濃集メカニズムの解明に向けた実験を進め、いくつかの重要な成果を得た。まず、シンクロトロンXAFS法を用いて、土壌中のヒ素の化学種とその挙動を詳細に解析した。その結果、ヒ素は土壌表層で特定の化学形態、特に亜鉛ヒ素複合体として存在し、これが異常濃集を引き起こす主要な要因であることが明らかになった。これにより、ヒ素が土壌中でどのように挙動し、濃集するのかについての新たな知見を得ることができた。
次に、定量PCR法を活用した微生物群の解析を行い、ヒ素代謝に関与する特定の微生物群が土壌の深度によって異なる分布を示すことが確認された。これにより、ヒ素の挙動に微生物学的要因が大きく関与していることが明らかになった。さらに、微生物群の多様性とその活性が土壌のヒ素濃集にどのように影響を与えるのかについても詳しく解析を行った。この結果、ヒ素の移動や固定化に関与する微生物群の特定が進み、微生物群のバランスがヒ素異常濃集現象に重要な役割を果たしていることが示唆された。
さらに、自然模倣型土壌浄化法の開発に向けた実験を行い、土壌中の微生物群を活性化させる試みを行った。その結果、浄化効果が一定の効果を示し、低コストかつ環境に優しい浄化手法としての実用性が確認された。この浄化法は、従来の浄化方法に比べて大幅にコストを削減できる可能性があり、今後の実用化に向けて重要な一歩を踏み出したと言える。
加えて、今年度の研究では、これらの知見をもとに、水田土壌におけるヒ素濃集のメカニズムがより明確に理解され、今後の浄化法開発に向けた科学的な基盤が強化された。この成果は、土壌汚染の解決に向けた新たなアプローチを提供するものであり、特にアジア諸国における水田汚染対策に貢献することが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
土壌条件を再現した室内実験法の確立とフィールドでの確認も済んでおり、予定通り順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度以降の研究では、次の3つのポイントを中心に研究を進める。
１．ヒ素異常濃集メカニズムのさらなる解明：今年度得られた成果を基に、ヒ素濃集に関与する土壌化学および微生物学的要因をさらに深掘り、異常濃集現象の根本的なメカニズムを解明する。シンクロトロンXAFS法をさらに活用し、異なる土壌環境でのヒ素の化学種の変化を追跡し、環境因子との相互作用を明らかにする。
２．自然模倣型土壌浄化法の最適化と実証実験：低コストで効果的な自然模倣型浄化法を実用化するため、浄化条件の最適化を行う。微生物群の活性化に関する詳細な解析を行い、浄化効果を最大化するための微生物群の選定や条件を調整する。さらに、フィールドでの実証実験を行い、実際の水田環境における浄化能力を検証する。
３．実用化に向けた規模拡大と応用研究：研究が進む中で、実際の水田環境での適用を視野に入れた規模拡大を行う。複数の水田環境での実験を通じて、浄化方法の有効性を確認し、地域ごとの土壌特性に応じた適用方法を検討する。また、農家との連携を深め、実用化に向けたプロトタイプを開発する。
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