Large-scale X-ray fluorescence analysis on plant specimens and construction of information base on element accumulation of plants

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05765
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: Mizuno Takafumi 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50346003)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡部 敏裕 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60360939) ; 橋本 篤 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (40242937) ; 村井 良徳 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (30581847)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 元素集積データベース / 蛍光X線分析 / 植物標本 / イオノーム

Outline of Final Research Achievements

Nondestructive elemental analysis was conducted using a handheld X-ray fluorescence analysis system on 2,500 plant specimens lent by botanical gardens and academic institutions across Japan, and a database was created.About 30 elements from magnesium to uranium were measured, and we obtained data set of these elements in plants, and clarified their accumulation tendency in plant types (herbaceous, woody, etc.), soil types (volcanic ash soil, limestone soil, serpentine soil, etc.), and plant varieties(Brassicaceae, Asteraceae, etc.). we also discovered a new manganese hyperaccumulator plants by screening the database.

Free Research Field

植物栄養学，土壌学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の科や属における元素集積特性は，それぞれの植物の生態からある程度の傾向は指摘されていたものの，それらを具体的に証明する根拠となるデータベースは存在していなかった。今回， X線分析という非破壊の手法と種類同定を経た植物標本を利用し，信憑性の高い情報基盤を構築，解析することで，統計上的に確固たる植物栄養学上重要な情報を得ることができる様になった。このことは学術的に重要であるだけではなく，各農作物から摂取できるミネラルの種類，もしくは低リン，低カリウム施肥法の構築など，農業，産業的にも様々な波及効果をもたらすことが期待される。