2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of Na, Li and Cs accumulation mechanisms in plants and its application to advanced phytoremediation technique for metal-contaminated environments
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20K12221
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
井上 雅裕 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 研究員 (80203256)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 植物の金属耐性 / 植物の金属集積性 / ファイトリメディエーション / ナトリウム(Na)イオン / リチウム(Li)イオン / セシウム(Cs)イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度（2020年度）の研究では、主に、ナス科モデルのトマト（マイクロトム品種）を用いて水耕栽培を行い根から与えたLiイオンの影響を調べ、各器官の成長と形態変化、吸水・蒸散速度の変化、Liの吸収輸送と分布変化等について解明をおこなった。本年度（2021年度）は、トマトの植物体（めばえ）だけでなくその培養細胞（懸濁細胞）も用いて、両方の植物材料に対するLiとNaおよびCsの影響について検証し、細胞レベルでの特異的な作用と共通性（耐性機構）を解明し、成果の一部を３件の国内学会（中四国植物学会、日本植物学会、日本植物生理学会）のオンライン発表で公開した。また、双子葉植物のトマトだけでなく、金属集積性に優れる単子葉植物（イネの芽生え）とコケ植物（ユミダイゴケ原系体）を用いて各々に特異的な金属集積・耐性機構を解明し、その成果の一部を計５件の国内学会でのオンライン発表により公開した。さらに、2021-2022年度に実施を計画していた植物材料３種と新たに注目したアオウキクサの４種についても予備実験を行い有益な成果が得られたが学会発表には至っていない。以上が研究実績の報告である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度も2020年度と同様にコロナ禍の影響で当初計画通りに進めない部分が多かった。特に予定していた出張などは行うことができなかったが、全てオンラインの発表で対応した。しかし、研究者間における交流や調査研究に関わる出張は皆無であり、十分であるとは言えなかった。室内における実証実験、特に植物の成長・栽培実験についてはほぼ当初の予定通りに実施できた。また、老朽化・故障による機材（特に原子吸光計）の廃棄に伴い、元素分析は全て本学共同利用施設（ADRES）の機器を利用せざるを得ずそのための人件費や諸経費が大幅に増加した。その依存度は2022年度も続く見込みである。さらに、2022年度の研究環境の変化に伴って、最小限の備品（栽培培養・無菌操作・試薬標本の管理）や消耗品の購入が必要となる見込みである。そのため、旅費等の経費の一部をこれらの備品や消耗品の購入や既存備品の保守点検に充当する必要が生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020-2021年度の研究から、アルカリ金属のうち特にNaとLiについてはかなりの情報を得ることができたので、最終年度にあたる今年度（2022年度）は、残りのCsと二価重金属であるNiやCu, Feについても注目して研究成果をまとめ、本研究の最終目標である植物環境修復技術（PR）の改善に資することができる情報提供に結びつけたい。6月にはJSPS及び愛媛大学IIRスタッフと理学部チームの尽力でPR専門家である海外共同研究者を１名招聘できる予定である。十分な考察と議論を重ね研究成果を総括する。
2022年度に実施する実験としては、吸塩植物として知られるアイスプラント、条件的CAM植物のスベリヒユ、恒常的CAM植物のセダムやコダカラソウなども加えて、以下の２つを重点的に調べる計画である。1つ目は、異なる金属環境において金属毒性を回避する為に植物はどのようなリガンドを用いて液胞や他のオルガネラに輸送し利用するのか、結合物質・集積物質の分析を進める。特に、有機リガンド(チオール、有機酸、ヒスチジン)の解析を進めこれらと塩集積性・光合成・抗酸化活性(AOS)の各スペクトルと相関分析に行う。２つ目は、栄養成長時のパラメータに加え、その後の果実形成・種子形成・種子の発芽率も記録してより長期的な影響を検証する。
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| Causes of Carryover |
本研究計画の最終年度にあたり集中的に実験研究を遂行するための基金として当初予定額だけでなく本使用額が必要である。使用計画としては、物品費（35%)、旅費(25%)、分析のための人件費・謝金（25％）、その他（15%）を予定している。
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Research Products
(9 results)
