土壌中の有機物に含まれる放射性セシウムの挙動に及ぼす生物的要因の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02438
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 信濃 卓郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 所長・部門長・部長・研究管理役等 (20235542)
• 研究分担者: 海野 佑介 公益財団法人環境科学技術研究所, 環境影響研究部, 研究員 (00522020) ; 久保 堅司 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 主任研究員 (20446470) ; 齋藤 隆 福島県農業総合センター, 浜地域農業再生研究センター, 主任研究員 (30504071) ; 尹 永根 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主任研究員(定常) (50609708) ; 俵谷 圭太郎 山形大学, 農学部, 教授 (70179919) ; 松波 寿弥 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, グループ長 (80504068)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 根圏 / 光合成産物 / 根分泌物 / 放射性セシウム / 微生物

研究実績の概要

植物根から分泌される化合物は土壌に直接、間接的に作用する。これまでも各種栄養条件に応答して植物は積極的に土壌に働きかけを行うことが研究されてきているが、実際の土壌を対象にした場合に根圏領域を明確に規定することは困難であった。根圏は植物が作用する土壌として定義されているが、その領域をいかに可視化するのかが本研究の最重要課題であり、さらにその効果によって土壌中の放射性セシウムが実際に植物によって吸収されているのかを検証することを目的とした。根の分泌物を可視化するためには短半減期の放射性11Cを二酸化炭素として植物体に同化させた。当初は大豆を用いて研究を行っていたが、より明確に根分泌物の影響を明らかにするために根分泌物の多いことが知られているルーピンに変更をした。その結果、ルーピンにおいてはより明確な根圏土壌を11Cの分泌されている領域として区分することが可能となった。その影響を受けている土壌とそれに隣接したそれ以外の土壌をそれぞれ根圏土壌と非根圏土壌として微生物性を比較した結果、根圏土壌では明確に存在している微生物構造に違いが生じていることが明らかになった。11Cは短半減期のため根からの分泌物に応答して、時間的にはかなり早いスケールで微生物叢が対応していることが想定された。一方、圃場条件でルーピンを栽培したところ、大豆に比較しても約４倍程度の高い放射性セシウムの吸収能が示された。この事により実際に圃場条件においても根圏への分泌物の影響が大きなことが推定された。根分泌物の網羅的解析に関しては大豆についてカリウム栄養への応答を行い、カリ欠乏において特徴的な複数の化合物の分泌が認められた。これらの化合物と土壌中の放射性セシウムの動態への影響、あるいはルーピンで同様な応答を示すのかについての研究は今後の課題である。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Potassium behavior and clay mineral composition in the soil with low effectiveness of potassium application (2018)
  • 著者名/発表者名: Katashi Kubo, Takashi Hirayama, Shigeto Fujimura, Tetsuya Eguchi, Naoto Nihei, Shoichiro Hamamoto, Megumi Takeuchi, Takashi Saito, Takeshi Ota & Takuro Shinano
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 62 ページ: 265-271
  • DOI: https://doi.org/10.1080/00380768.2017.1419830
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualization of rhizodeposition in soil using 11C and a positron-emitting tracer imaging system (2018)
  • 著者名/発表者名: ong-Gen Yin, Nobuo Suzui, Satomi Ishii, Shu Fujimaki, Takuji Nakamura, Takuro Shinano and Naoki Kawachi
  • 雑誌名: Plant and Soil 巻: xxx ページ: xxx
  • 査読あり
• [学会発表] 福島における農業復興の現状ー震災からの７年を振り返るー (2018)
  • 著者名/発表者名: 信濃卓郎
  • 学会等名: 第一回環境創造シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 農業は復興できたのか？ (2018)
  • 著者名/発表者名: 信濃卓郎
  • 学会等名: 未来館シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] A method for visualizing and evaluating secretions released from root to soil using 11CO2 and a positron-emitting tracer imaging system(PETIS) (2018)
  • 著者名/発表者名: Yong-Gen Yin
  • 学会等名: Symposium: New aspects in Rhizosphere Research
  • 国際学会
• [学会発表] Secondary contamination of radioactive cesium to the plant in coastal area of Fukushima in 2013 and aftermath (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuro Shinano, Hisaya Matsunami, Mutsuto Sato, Takashi Saito, Shigeto Fujimura, Takeshi Ota, Tetsuya Eguchi, Sachie Horii and Toshifumi Murakami
  • 学会等名: International Conference on Environmental Radioactivity
  • 国際学会
• [学会発表] Mid- and Long-term recovery of agriculture from contaminated field by radionuclides in Fukushima (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuro Shinano
  • 学会等名: The International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements
  • 国際学会
• [学会発表] 営農再開のための省力的な保全管理技術について (2017)
  • 著者名/発表者名: 信濃卓郎
  • 学会等名: 福島県営農再開技術セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Radioactive cesium behaviour in agricultural land. -Fate aftermath in Fukushima- (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuro Shinano
  • 学会等名: 2nd International Caparica Conference on Pollutant Toxic Ions and Molecules
  • 国際学会
• [学会発表] 物理的除染後圃場における放射性セシウムの土壌中の動態と畑作物への移に影響する要因の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久保堅司、平山孝、太田健、信濃 卓郎
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
• [学会発表] ペドロジストと取り組む作物への放射性セシウム移行要因の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久保堅司
  • 学会等名: 地域レベルでの放射性セシウム移行リスク評価にむけたワークショップ
• [学会発表] ソバにおける対策と問題点 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久保堅司
  • 学会等名: 農研機構シンポジウム「放射性セシウム吸収抑制対策の今後を考える」
• [学会発表] RIイメージング技術による光合成産物の根への転流及び根圏への放出の可視化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尹永根 , 鈴井伸郎 , 石井里美 , 栗田圭輔 , 信濃卓郎, 河地有木
  • 学会等名: 日本生物環境工学会2017年松山大会
• [学会発表] 根圏土壌における根の分泌物及び分泌活性のポジトロンイメージング技術による可視化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尹永根 , 鈴井伸郎 , 石井里美 , 栗田圭輔 , 信濃卓郎, 河地有木
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
• [学会発表] 植物根から供給される光合成産物量の違いが根圏微生物群集構造に与える影響の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 海野佑介，尹永根，鈴井伸郎，石井里美，栗田圭輔，河地有木，信濃卓郎
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
• [学会発表] 11CO2とポジトロンイメージング技術による根分泌物の分布及び分泌活性の評価とその根圏細菌群集構造に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 海野佑介，尹永根, 鈴井伸郎, 石井里美, 栗田圭輔, 河地有木, 信濃卓郎
  • 学会等名: 植物微生物研究会
• [学会・シンポジウム開催] New Aspects on Rhizosphere Reearch (2018)