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植物標本を用いた大規模な蛍光X線解析調査と植物の元素集積に関する情報基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 20K05765
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
研究機関三重大学

研究代表者

水野 隆文  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50346003)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード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 / 蛍光エックス線分析 / 蛍光X線分析(XRF) / マンガン超集積性 / 重金属超集積性植物 / XRF / リン / イオウ / 黒ボク土 / 野生植物 / 植物栄養 / 蛍光X線分析計 / 元素濃度測定 / 植物標本の測定 / 多量元素 / 微量元素 / 有害元素 / 集積性植物 / イオノーム解析 / 蛍光X線分析計(XRF) / 元素集積 / 植物栄養学
研究開始時の研究の概要

様々な植物の元素集積特性を網羅的に収集し,植物栄養学的知見として活用するためには,元素濃度を簡便かつ正確に測定する手法を確立し,統計的に信頼できる分析点数を得ることが不可欠である。本研究では日本各地の博物館が所有する膨大な乾燥標本を対象とした,蛍光X線分析計(XRF)による非破壊元素分析調査を実施し、我が国に分布する植物のイオノームデータベースを構築することを目的とする。得られた情報を科属ごとに整理した上で,植物栄養学上の様々な疑問について帰納的回答を提示し,さらに自生植物による検証を行い,データベースの有効性を確認する。

研究成果の概要

日本各地の植物園や学術機関から貸与された植物標本2500点について,ハンドヘルド型蛍光X線分析系を用いて非破壊による元素分析を実施し,データベース化を実施した。マグネシウムからウランまでの約30種類の元素の測定を行った結果,植物タイプ(草本,木本等),土壌タイプ(火山灰土,石灰岩土壌,蛇紋岩土壌等),植物の品種(アブラナ科,キク科等)毎に元素収集の特性を明らかにしたほか,新規のマンガン超集積性植物の発見などの新たな情報を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] Wageningen University(オランダ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 伊吹山のヨモギと黒色火薬の生産2022

    • 著者名/発表者名
      飯村康雄 水野隆文 原田英美子
    • 雑誌名

      金属

      巻: 92 ページ: 96-103

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Differences in mineral accumulation and gene expression profiles between two metal hyperaccumulators, Noccaea japonica and Noccaea caerulescens ecotype Ganges, under excess nickel condition2021

    • 著者名/発表者名
      Enomoto Takuo、Yoshida Junko、Mizuno Takafumi、Watanabe Toshihiro、Nishida Sho
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 16 号: 10 ページ: 1945212-1945212

    • DOI

      10.1080/15592324.2021.1945212

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 蛇紋岩土壌における植物のニッケル過剰障害2021

    • 著者名/発表者名
      水野隆文
    • 雑誌名

      ペドロジスト

      巻: 65 ページ: 18-26

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 北海道の十勝および胆振管内における火山灰土のアロフェン含量と土壌pHの関係2021

    • 著者名/発表者名
      野直治・庫爾斑 尼札米丁・天野洋司・南條正巳・水野隆文・吉田穂積・但野利秋
    • 雑誌名

      農業および園芸

      巻: 96 ページ: 97-103

    • NAID

      40022478289

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of wood biomass components on self heating2021

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Miyawaki, Takashi Fukushima, Takafumi Mizuno, Miyao Inoue and Kenji Takisawa
    • 雑誌名

      Bioresourcces and Bioprocessing

      巻: 8:21 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1186/s40643-021-00373-7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elevated expression of vacuolar nickel transporter gene IREG2 is associated with reduced root-to-shoot nickel translocation in Noccaea japonica2020

    • 著者名/発表者名
      Sho Nishida, Ryoji Tanikawa, Shota Ishida, Junko Yoshida, Takafumi Mizuno, Hiromi Nakanishi, Naoki Furuta
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00610

    • NAID

      120007187253

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] X-ray Fluorescence herbarium ionomics on plants from ultramafic, calcareous, and volcanic soils in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Takafumi MIZUNO, Daichi KONDO, Hiroto KASAI, Imam PURWADI, Antony VAN DER ENT, Yoshinori MURAI, Atsushi HASHIMOTO and Toshihiro WATANABE
    • 学会等名
      International Conference on Serpentine Ecology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物標本と蛍光X線分析を用いた野生植物の元素集積傾向の解析(5) 土壌の違いが野生植物の各種元素の集積量と相関性に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      水野 隆文・桑原康輔・近藤大地・伊東拓朗・村井良徳・山下 純・橋本 篤・渡部 敏裕
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Construction of ionome database on Japanese wild plants with herbarium collection and X-Ray Fluorescens (XRF) analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Mizuno and Jun Yamashita
    • 学会等名
      第38回資源植物科学シンポジウム及び第14回植物ストレス科学研究シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Adaptive changes in expression and structure of Ni transporters in the Ni hyperaccumulator Noccaea japonica2022

    • 著者名/発表者名
      Sho Nishida, Takuo Enomoto, Junko Yoshida,Ryoji Tanikawa,Takafumi Mizuno, Naoki Furuta
    • 学会等名
      第8回国際メタロミクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of ionome database of Japanese wild plants and extraction of plant nutritional information2022

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Mizuno, Daichi Kondo, Hiroto Kasai, Yoshinori Murai, Atsushi Hashimoto, Toshihiro Watanabe
    • 学会等名
      第8回国際メタロミクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物標本と蛍光X線分析を用いた野生植物の元素集積傾向の解析(4)日本の野生植物におけるイオウとリンの集積傾向とその正の相関2022

    • 著者名/発表者名
      水野 隆文・近藤大地・河西皓仁・伊東拓朗・村井良徳・山下 純・橋本 篤・渡部 敏裕
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光X線分析計(XRF)による植物標本の元素測定と,野生植物の元素集積データベース構築に向けた取組み2021

    • 著者名/発表者名
      水野 隆文, 河西皓仁, 近藤大地,橋本 篤, 渡部 敏裕
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ハンドヘルド型蛍光X線分析計を用いた野生植物の元素集積解析(3) 野生植物の硫黄レベル2021

    • 著者名/発表者名
      近藤大地,河西皓仁, 渡部 敏裕, 橋本 篤, 水野 隆文
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ハンドヘルド型蛍光X線分析計を用いた野生植物の元素集積解析(2) 石灰岩土壌植物の元素集積特性2021

    • 著者名/発表者名
      水野 隆文, 河西皓仁, 近藤大地,渡部 敏裕, 橋本 篤
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の重金属環境適応における重金属トランスポーター遺伝子の量的・質的変化2021

    • 著者名/発表者名
      榎本 拓央、吉田 純子、水野 隆文、渡部 敏裕、西田 翔
    • 学会等名
      トランスポーター研究会九州部会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛇紋岩土壌での植物のニッケル過剰障害2021

    • 著者名/発表者名
      水野隆文・水野直治
    • 学会等名
      日本ペドロジー学会 2021 年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ハンドヘルド型蛍光X線分析計を用いた野生植物の元素集積解析(1)データ収集法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      水野隆文 ・佐藤奏美 ・岡野隆志 ・渡部敏裕 ・橋本 篤 ・亀岡孝治
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 泡消火剤液の土壌混入による作物生育への影響評価 研究2:コマツナの生育後期における栄養吸収への影響2020

    • 著者名/発表者名
      森高喜芳・宇野賢大郎・佐藤奏美・高橋玲美・大野 南;・河西皓仁・溝田千尋・坂本直久・水野隆文
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] Lithium and Nickel Contamination in Plants and the Environment (Chapter 5)2023

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Mizuno
    • 総ページ数
      312
    • 出版者
      World Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] 新植物栄養・肥料学 改訂版(Ni担当)2023

    • 著者名/発表者名
      水野隆文
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254431315
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] 新植物栄養・肥料学 改訂版2023

    • 著者名/発表者名
      米山 忠克、長谷川 功、関本 均 (ニッケル担当 水野隆文)
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254431315
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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