強還元条件で発現する、湿生植物の土壌メタン消去機能に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06660072
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 教授 (70007079)
• 研究分担者: 五十嵐 喜治 山形大学, 農学部, 教授 (00111336)
• キーワード: 強還元 / 湿生植物 / メタン消去 / ヒドロキシルラジカル / ニトロセルロース膜法 / 根酸化力 / 根圏 / フェントン反応

研究概要

強還元条件でメタンが生成するが、湿生植物の植生によって、土壌メタン濃度は低下する。メタン濃度低下能はタウコギ(T)、セスバニア(S)>ヨシ>(Y)>イネ(I)>マコモ(M)であった。根圏土壌のメタン生成能はI・M・Y>無植生区>T・S、土壌メタン酸化能は無植生区がわずかに高く、植物種間差はほとんど認められない。モデル系(気相系:70%メタン、液相系:1%メタン)実験では、低酸素条件植物は破生細胞間隙発達によって茎葉からのメタン放出が好気条件植物より高いものの気相系》液相系で、M>I・Y・T>Sである。大気から根圏への酸素放出はM・Y>I>S>T、根のパーオキシダーゼとH_2O_2介在によるα-ナフチルアミン酸化能はT>Y・S>M>Iで根端で高く、根圏Eh上昇能はT・S>Y>M・Iである。また、T・S根の表皮・皮層のapoplastに高濃度H_2O_2が検出された。さらに、強還元土壌の溶液中は高濃度Fe^<2+>が溶存した。in vitro実験で、メタン溶存水中に、高濃度Fe^<2+>を共存させると、溶存メタン濃度が明らかに低下し、マニトール添加によって無効化したので、フェントン反応で生成されるヒドロキシルラジカルによって、根のapoplastで溶存メタンが直接消去されると示唆された。湿生植物を、メタン溶存、Fe^<2+>含有溶液に移植した結果、特にT・Sで著しくメタン濃度が低下した。結局、T・Sは根圏を酸化的にしてメタン生成活性を抑えるのみならず、直接消去する機能を有すると整理された。本知見は、強還元耐性植物やメタン放出抑止植物の作出への新規で重要な資料を提供するものである。また、野菜・果実・牧草等に含まれるフラボノイド、フェノール化合物等の抗酸化機能も実証された。強還元条件で発現する、根-培地での酸化-還元応答のさらに詳細な解明とその制御が、今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] 我妻忠雄: "各種湿生植物のガス交換能の比較-湿生植物の土壌メタン濃度低下機構に関する研究(3)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 40. 286 (1994)
• [文献書誌] 我妻忠雄: "強還元下で発現する湿生植物根の酸化能とメタン消去機能-湿生植物の土壌メタン濃度低下機構に関する研究(4)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 41. 215 (1995)
• [文献書誌] 我妻忠雄: "低酸素条件での湿生植物の養水分吸収、メタン放出-湿生植物の土壌メタン濃度低下機構に関する研究(5)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 42(印刷中). (1996)
• [文献書誌] K.Igarashi: "Effets of isorhamnetin, rhamnetin, and quercetin on the concentrations of cholesterol and lipoperoxede in the serum and liver and on the blood and liver antioxidative enzyme activities of rats" Biosci. Biotech. Biochem.59. 595-601 (1995)
• [文献書誌] K.Igarashi: "Effects of astilbin in peaprocessed form leaves of Engelehardtia chrysolepsis on the serum and liver lipid concentrations and on the erythrocyte and liver antioxidative enzyme activities of rats" Biosci. Biotech. Biochem.60. 513-515 (1996)
• [文献書誌] T.Tsuchiya: "Protective effects of chlorogenic acid on Paraquat-induced oxidative stress in rats" Biosci. Biotech. Biochem.60(in press). (1996)