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富栄養化とP栄養塩:そのサステイナブル管理のための生態学的戦略

研究課題

研究課題/領域番号 14F03908
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 農業土木学・農村計画学
研究機関岡山大学

研究代表者

沖 陽子  岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (30127550)

研究分担者 AKHTAR MUHAMMAD SHAHBAZ  岡山大学, 環境生命科学研究科, 外国人特別研究員
AKHTAR Muhammad  岡山大学, 環境生命科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードリン利用効率 / リン欠乏耐性小麦品種 / リン高感受性小麦品種 / 溶解性リン供給源 / リン欠乏条件下 / リン過剰条件下 / バイオマス / ヘドロ / リン利用効率 / リン欠乏耐性小麦品種 / リン高感受性小麦品種 / 溶解性リン供給源 / リン欠乏条件下 / リン過剰条件下 / 水生シダ植物Azolla
研究実績の概要

リンは土壌中に蓄積されており、植物の根によって吸収され取り込まれるが、土壌中で吸着されたリン酸イオンは、植物による利用率が低い。しかし、植物根は有機酸を分泌し、リン酸を吸収する能力を持つ。この現象と仕組みを、少ないリン酸イオンを的確に植物体内で有効化する作物品種を用いて明らかにし、その特性を持続的な作物生産の維持管理に活用することが本研究の目的である。その目的を達成するために下記の研究を実施した。
A.水域のリン過剰条件下:河川並びに富栄養湖のヘドロを24地点から採集し、ヘドロの土性によりPの収着/非収着の動態が異なることを明らかにした。
B.陸域のリン過剰・欠乏条件下:選抜した特徴的な4品種を供試して、遅効性の可溶性PのP可溶化やP獲得を含めた根部介在メカニズムを誘引するPストレスを証明した。さらに、生きた小麦個体の根を供試して、根圏の酸性化を誘引するPストレスを感知すると共に遅効性の可溶性Pを供試して、根部分泌物の役割を解明した。すなわち、リン酸カルシウム塩を寒天に混入し、根端付近の根圏酸性化と比較することにより、遅効性の可溶性Ca-Pの不可溶性に関するH+イオン流出の関与を確認し、H+ポンプやプラズマ膜のH+ATPase活性の適応を相対評価した。また、PストレスにおけるP再流動及びPi吸収に関するパラメータを推定して植物体内のP再流動や再移行を誘引するP欠乏状況や栄養塩類枯渇状況を把握した。一方、リン過剰条件下においては、P隔離に関する相対能力を評価するモデルに、既往の実験で得られた結果をシミュレートすることにより、Pの収着/非収着の動態を解明した。
以上のP獲得とP利用効率の実験から、欠乏する溶解性P資源に応じた低濃度に対するP耐性/P利用効率の高い小麦品種が持続可能な作物生産を維持し、P過剰の富栄養化のリスクを解消することを提言した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Phosphorus stress-induced differential growth, and phosphorus acquisition and use efficiency by spring wheat cultivars.2016

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., Nakashima, Y., Adachi T., and Nishigaki M.
    • 雑誌名

      Communications in Soil and Plant Analysis

      巻: 47

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microcosm investigation on differential potential of free floating Azolla macrophytes for phytoremediation of P-controlled water eutrophication.2016

    • 著者名/発表者名
      Akhtar M.S., Oki, Y., Nakashima, Y., Nishigaki, M., Adachi, T. and Kamigaki, T.
    • 雑誌名

      International Journal of Agriculture and Biology

      巻: 18 号: 01 ページ: 204-212

    • DOI

      10.17957/ijab/15.0119

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Differential P-acquisition and growth characteristics of wheat cultivars under buffered P-stress environment.2015

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., and Nakashima, Y.
    • 雑誌名

      International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics

      巻: 5(5) 号: 5 ページ: 311-320

    • DOI

      10.17706/ijbbb.2015.5.5.311-320

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study on clogging prevention due to high ferrous concentrations in groundwater for open loop heat pump systems.2015

    • 著者名/発表者名
      Claudia H., Nishigaki, M., Ray, R. and M., Akhtar, M.S.
    • 雑誌名

      Environmental Engineering and Management Journal

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phosphorus stress induced variations in growth behavior and P-efficiency among Brassica cultivars grown with sparingly soluble P-sources.2014

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., Nishigaki, M., Adachi, T., Nakashima, Y., Nakamoto, Y. and Hartwig, C.
    • 雑誌名

      Communications in Soil Science and Plant Analysis

      巻: 45(15) 号: 15 ページ: 1995-2017

    • DOI

      10.1080/00103624.2014.919310

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] PH changes enhanced P-acquisition from sparingly soluble P-sources under P-stress Environment.2015

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., and Nakashima, Y.
    • 学会等名
      4th International Conference on Chemical and Biological processes.
    • 発表場所
      Dubai, UAE.
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of P-sorption and desorption potential of soil sedimentary materials.2015

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., and Nakashima, Y.
    • 学会等名
      International Conference on Soil Sustainability for food Security.
    • 発表場所
      ISES, UAF, Fsd., Pakistan.
    • 年月日
      2015-11-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Differential P-acquisition and Growth Characteristics of Wheat Cultivars under Buffered P-stress Environment.2015

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., and Nakashima, Y.
    • 学会等名
      5th International Conference on Agriculture and Environmental Engineering.
    • 発表場所
      Paris, France.
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phosphorus starvation induced variations in growth response, and P-acquisition and use efficiency from sparingly soluble P-sources by wheat cultivars.2015

    • 著者名/発表者名
      Akhtar, M. S., Oki, Y., Adachi, T. and Nakashima, Y.
    • 学会等名
      14th International Symposium for Soil and Plant Analysis.
    • 発表場所
      アメリカ合衆国ハワイ州コナビーチ
    • 年月日
      2015-01-26 – 2015-01-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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