Development of two-dimensional ionomics and its application to plant nutrition
| Project/Area Number |
20K05762
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡部 敏裕 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60360939)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平舘 俊太郎 九州大学, 農学研究院, 教授 (60354099)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | イオノミクス / 植物 / 土壌 / 植物イオノミクス / 無機元素 / 分画 / ストレス応答 / 土壌元素動態 |
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| Outline of Research at the Start |
イオノミクスとはある生物に含まれる全元素（イオノーム）を網羅的に解析するものであるが、測定できる成分（元素）数は20～30と少なく得られる情報量が少ない。しかし、生体内で無機元素は無機イオンとしてだけではなく様々な有機化合物の構成要素としての役割も大きく、それらを考慮した真の解析が必要である。そこで本研究では、各種の分画方法により植物成分を分画し、各画分について元素の一斉分析を行うことで「二次元イオノーム」情報を取得、より強力なイオノーム解析手法を開発し、植物栄養学に適用する。また、土壌についても分画とイオノーム分析を組み合わせ、より詳細な植物―土壌間の元素動態解析を可能にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は四国の高原（褐色森林土）の異なる地点から採取した土壌について水抽出液及び酢酸アンモニウム抽出液を調整し、そこに含まれる元素の一斉分析を行った。土壌pHとの間の相関をそれぞれの元素で調べたところ、ほとんどの元素で水抽出と酢酸アンモニウム抽出は同じ傾向を示した。測定した多くの元素で土壌pHが低いほど抽出液中の濃度が高かった一方、カルシウム、ストロンチウム、バリウムは土壌pHが高いほど濃度が高かった。次に、水抽出／酢酸アンモニウム抽出比を各元素について計算し、土壌pHとの関係を調べたところ、いくつかの元素で土壌pHとの明白な関係が見られた。マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムといったアルカリ土類金属に加え、カドミウム、マンガンといった重金属元素では土壌pHが低いほど水抽出／酢酸アンモニウム抽出比が高く、コバルトの水抽出／酢酸アンモニウム抽出比についてはpH5.5付近を頂点とする下向きの放物線を描いた。これらの情報は異なる土壌pHにおける元素の可給度を評価する上で重要な知見と思われ、今後、これらの地点で生育する各種植物の元素吸収との関係を解析していきたい。植物に関する分析では、本年度はトマトの生理障害として知られる尻腐れの発症度が異なる三系統を用いて、土耕栽培した植物体から得られた果実における各元素の水溶性濃度および全濃度を測定した。水溶性濃度／全濃度比を比較したところ、開花後10日目（まだ尻腐れが発症していない段階）の果実下部では、尻腐れを発症しやすい系統で水溶性モリブデン濃度の全モリブデン濃度に対する比率が有意に大きく、尻腐れへの関与が示唆された。一方で尻腐れに関わることがこれまでに報告されているカルシウムでは差はなかった。このように、画分別にイオノーム解析を行うことで、通常の解析では見逃された違いを見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
分析に用いる装置の故障により長期間元素分析ができなかった。また、分子量別の分析は樹脂や限外濾過膜への元素の吸着、脱着の影響があり正確な測定ができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は植物と土壌の間の元素動態解明のための二次元イオノミクスの活用に注力し、解析を進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(63 results)
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[Presentation] Comparison of transfer of 137Cs to soybeans in different fields2021
Author(s)
Masataka Suzuki, Hisae Fujimoto, Satoshi Asaeda, Hayato Maruyama, Katashi Kubo, Shigeto Fujimura, Toshihiro Watanabe, Takuro Shinano
Organizer
Fukushima 10 years: Forest, River, Ocean, and Food?Remaining issues for restoration?
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