2019 Fiscal Year Research-status Report
Analyses of biotic and abiotic environmental factors involved in elemental accumulation of aquatic plants
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19K05566
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
原田 英美子 滋賀県立大学, 環境科学部, 教授 (20232845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保倉 明子 東京電機大学, 工学部, 教授 (20343569)
永川 栄泰 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 副主任研究員 (30587415)
黒沢 高秀 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (80292449)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | オオカナダモ / 水生植物 / セシウム / 16S rRNA / マンガン / Mn酸化細菌 / 付着微生物 / 放射光蛍光Ｘ線分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射光蛍光X線法を用いて、オオカナダモに集積されているMn酸化物の化学形態を分析した。彦根市石寺町集落環濠から採取したオオカナダモおよび生育地の底泥を試料とし、放射光施設Photon Factory（BL-12C）にて、XANES（X線吸収微細構造）スペクトルを測定した。オオカナダモからは酸化型のMnが検出され、これまでに得られていたLBB呈色反応の結果が裏付けられた。一方、底泥に含まれているのは還元型のMn化合物であった。
2019年8月に福島県東部で調査を行い、同一地点に生育する3種の水生植物（オオカナダモ、バイカモ、ナガエミクリ）を採取して、放射性CsとKを測定した。オオカナダモ及びバイカモでは、137Csは葉で高く、40Kは茎で高い値を示し、2017年の結果と一致した。いずれの植物も137Cs濃度は低下傾向にあった。水の137Cs濃度は2017年から2019年にかけてほぼ変わらなかった。堆積物の137Cs濃度は見かけ上は上昇した。これは、本年度の調査ではコアサンプラーを用いて表層から5 cmを正確に採取したことが理由と考えられる。
3種の水生植物に付着しているMn耐性の付着微生物を採取・培養し、単離株の作製を進めるとともに、16S rRNA配列から種判別を試みた。オオカナダモから２種類（Ed-F01、Ed-F02）、バイカモから２種類（Rn-01、Rn-02）、ナガエミクリから１種類（Sj-01）の菌株を得た。得られた菌体にLBB試薬を添加すると、バイカモの由来のコロニーを除いた3種類の菌株（Ed-F01、Ed-F02、Sj-01）が青色を呈した。以上の結果から、同じ生育地から得られた同一の生活形を持つ水生植物でも、種によって付着微生物やその性質が異なることが示された。バイカモから得られた菌株のひとつは、16S rRNAの配列から、Serratia属と判別された。
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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
2019年度の研究はおおむね計画通りに進展していた。しかし、その後コロナウイルスによる影響を受け、2019年度末から2020年度前期の研究活動は停滞している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の調査で確認された重要な菌株を用いて、金属酸化反応機構を明らかにする。現在高マンガン環境中で培養しているオオカナダモおよびナガエミクリの付着微生物から、Mn酸化細菌の単離株の確立を行う。その後、16S rRNAの配列を利用した種判別を行う。これまでの研究で、琵琶湖水圏から単離されたAcidovorax属をはじめとする12株についても、植物への菌の付着量とバイオフィルムの量を分子生物学的手法・生化学的手法、さらに顕微鏡観察等で見積もる。バイカモからは単離された微生物株はマンガン耐性は持つが酸化能は持たない。このような性質を持つ微生物の生理学的性質についても検討する。また、植物から付着微生物の単離を複数回行うことで、環境中での菌叢の安定性を評価する。
福島県東部での調査・採集は継続し、放射性セシウムの沈着量の経時変化と生育形による差異を調べる。放射性セシウムの植物体への沈着量の季節変動については、コロナウイルス感染防止の観点から2020年春の調査は断念し、初夏（7月）、晩夏（8月）、秋（10月）、さらに2021年に調査を行うことで結果を統合する。
物理化学的手法を用いた金属分析は、2020年度後期に放射光実験が再開することを想定して計画する。価数の異なる複数のマンガン酸化物を標準品とし、植物試料のスペクトルと比較することで、化学形態の定量的な評価を行う。セシウムはマンガン酸化物に結合して環境中に留まる性質を持っていることから、放射性セシウムの挙動に、植物に付着するマンガン酸化細菌が関与している可能性がある。
得られた結果を総括し、環境中からの金属回収法の確立を目指す。併せて、水生植物を介した元素の環境中での挙動のモデル化を行う。また、酸化マンガンが効率的に生成する条件を人工的に再現することを試みる。
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| Causes of Carryover |
金属分析前処理装置の機種選定が遅れたため次年度に持ち越している。
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