植物根圏における物質動態と根分泌物質

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04806010
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 茅野 充男 東京大学, 農学部, 教授 (10007677)
• Keywords: rhizobox / 根圏 / 養分分布 / ダイズ / オオムギ / 微量元素 / マンガン / 鉄

Research Abstract

これまでの研究では根圏における可溶性養分の変動要因として次のことが考えられた。
1)、土壌溶液に分解している養分はマスフローにより運搬され根圏に増加し、一方、植物根による養分吸収により減少する。
2)、根圏でのpH変化により周辺の可溶性養分が変化する。
3)、根からの分泌物によって、養分が可溶化または不溶性化する。
4)、根からの分泌物によって、根の周辺の微生物活性が増大し、Eh低下などが生じ、これによって養分が可溶化する。
Ca,Mg,Na,SO_4,Clイオンは1)によってマスフロー運搬が養分吸収より多く根圏に蓄積し、K,NO_3イオンはマスフローより養分吸収が多く根圏で減少することが判明した。また、重金属のZn,Cuイオンは2)により根圏pHの変化に対応して増減することが判明した。
本年度はrhizoboxを用いて重金属Mn,Feイオンについて検討したところ、根圏のpH変化に関係なく可溶性イオンの根圏での蓄積が観察された。この理由について解析したところ、3)または4)の理由が予測された。即ち、これらの重金属イオンのRIをトレーサーとしてrhizoboxの根から3-4mm離れたコンパートメントに添加し、その移動を解析したところ移動速度は遅く、1)による根圏への移動はないことが解かり、また、上述のことから2)のpH依存性でないことは明瞭である。そこで、根圏土壌を不溶性マンガンあるいは酸化鉄と混合したところマンガン、鉄の可溶化が非根圏土壌より強く認められた。さらに、根圏土壌の炭酸アンモン抽出液に不溶性酸化マンガンあるいは酸化鉄を混合したところ根圏土壌抽出液の方が非根圏抽出液より溶解能が強かった。
以上のことから、根圏土壌には不溶性酸化マンガンあるいは酸化鉄を溶解する物質が存在することが示唆された。さらに植物根の水浸出液にも同様な能力のあることが判明し、根圏土壌の不溶性酸化マンガンあるいは酸化鉄溶解物質は根の分泌物質であると推定された。