| 研究課題/領域番号 |
21K05869
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41050:環境農学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 客員教授 (70007079)
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| 研究分担者 |
且原 真木 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (00211847)
俵谷 圭太郎 山形大学, 農学部, 教授 (70179919)
田原 恒 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70445740)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 過酸化水素高分泌性植物 / 樹木フェノリックスー鉄錯体 / 根圏フェントン反応 / 脱窒の抑制 / OHラジカル / NO3ラジカル / Ferrihydrite / 農地・環境の修復 / フェリハイドライト / ヒドロキシルラジカル / 脱窒 / 硝酸ラジカル / アポプラスト / 過酸化水素 / フェントン反応 / 高塩・乾燥環境耐性 / 一酸化二窒素ガス / 根圏有機環境の改変 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
農地環境を取り巻く水・土壌系には、残留農薬や各種有害有機化学物質が存在し、食糧生産のネックである。我妻らは、根細胞壁に高濃度過酸化水素を有するキク科植物は、このH2O2と土壌溶液中Fe2+とのフェントン反応で発生するラジカル類で、強い温室効果メタン、Fe3+ 錯体投与で、石油系炭化水素や除草剤アトラジンを除去・分解できることを、世界で初めて見出した。Fe3+と錯形成可能なフェノール性物質を高濃度に含む未利用樹木資源の有効・付加価値化のため有効・安全な錯体新資材(A)を創製する。また、より優れた高分泌植物(B)を特定する。(A)(B)併用の新手法で農業環境を修復する。
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| 研究成果の概要 |
樹木phenolics-Fe錯体資材を創製し、Fenton反応による有機汚染代替物MBの分解、米ぬか・phytic acidからのPi遊離を立証した。NO3ラジカル生成による脱窒防止/土壌有機化が示唆された。確立したBES-H2O2法で、有機物と非晶質Fe3+酸化物投与による土壌H2O2濃度の上昇が明らかとなった。H2O2濃度とpHの関係式の上部はH2O2化学分解によるH2OとO2生成エリア、下部はFeとのFenton/Pseudo-Fenton反応による・OH生成エリアと整理され、高H2O2分泌植物根の高pHでのH2OとO2の生成は、土壌通気性を改善しアルカリ土壌耐性に貢献出来ると考えた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
①間伐材に大量に含まれ難生物分解性phenolicsをFeと錯体化し資源有効化を図り、以下を初めて明らかにした。②有機体PからのPi遊離がFenton純化学反応で可能。③植物・土壌のH2O2の濃度を、簡易なBES-H2O2蛍光顕微鏡法で測定。④有機物と非晶質Fe3+酸化物の投入で、土壌H2O2濃度を上昇。⑤Fenton系でのNO3-の存在でNO3ラジカルが生成し、これは土壌有機物に取り込まれ、容易に脱窒を回避できる。⑥アルカリ性で土壌H2O2が化学的にH2OとO2に分解され、通気性改善で植物のアルカリ土壌耐性に貢献。⑥キク科植物根apoplastの高H2O2とaquaporinとの関連性。
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