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2023 年度 実績報告書

二次元イオノミクスの開発と植物栄養学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K05762
研究機関北海道大学

研究代表者

渡部 敏裕  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60360939)

研究分担者 平舘 俊太郎  九州大学, 農学研究院, 教授 (60354099)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードイオノミクス / 植物 / 土壌
研究実績の概要

最終年度である本年度は土壌に多く硫黄を含む硫気荒原に生息する酸性土壌耐性が極強のカヤツリグサ科植物の根における元素動態に及ぼす硫黄の影響について調査した。このカヤツリグサ科植物は硫黄が十分存在する条件でのみアルミニウム耐性が極強であり、硫黄が地上部へのアルミニウム輸送の制御に関わることが示唆されている。調査ではアルミニウムを含む培養液で栽培した植物体のインタクト根から脱離液で溶出されるアポプラスト画分、凍結融解により膜を破壊した後に脱離液で溶出されるシンプラスト画分、および残渣画分(脱離液で溶出されない画分)に分け、それぞれの画分における元素の一斉分析を行った。その結果、この植物のアルミニウム耐性において重要な役割を持つことが予想される硫黄は、アポプラストでは硫黄処理の影響は全く受けなかった一方、低硫黄処理のシンプラストでは高硫黄処理の1/100程度の濃度しか硫黄が存在しなかった。このことはアルミニウム耐性における硫黄の役割がシンプラストにおけるものであることを強く示唆する。また硫黄と同様にシンプラストでのみ高硫黄処理で濃度が上昇した元素にはリンと鉄があり、これらの元素が硫黄と関係してアルミニウム耐性を強化している可能性が予想された。アルミニウム処理時に根に存在する硫黄の形態は95%以上が無機硫酸イオンであることが別に行った実験で明らかになったため、根シンプラストでのアルミニウムの形態として硫酸イオンとの複合体を予想した。しかしそれに反して、アルミニウムの形態は有機酸との結合形態が主体であった。このことから硫酸イオンはアルミニウムの直接的な無毒化以外の役割を持つことが示唆された。
補助事業期間中の研究により、形態を考慮した無機元素の一斉分析の新しい方法を提案できた。この方法を使うことで、全量分析ではわからなかった植物や土壌の元素の変動を検出できる可能性が示された。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Zero-valent iron reduces cadmium and arsenic accumulation in spinach (Spinacia oleracea L.)2024

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakamura, Mitsuru Osaki, Toshihiro Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Plant Nutrition

      巻: 47 ページ: 646-655

    • DOI

      10.1080/01904167.2023.2280151

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alleviating effect of calcium sulfate on aluminum stress through enhanced malate release with increased gene expression of malate transporter and sulfate transporter2024

    • 著者名/発表者名
      Koffi Pacome Kouame, Raj Kishan Agrahari, Tasuku Miyachi, Yasufumi Kobayashi, Toshihiro Watanabe, Toshiki Nakamura, Akiko Maruyama-Nakashita, Masafumi Shimizu, Hiroyuki Koyama, Yuriko Kobayashi
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 印刷中 ページ: -

    • DOI

      10.1080/00380768.2024.2334278

    • 査読あり
  • [学会発表] 北海道の石灰岩地に固有の国内希少種シリベシナズナの遺伝的管理単位と栽培土壌条件2024

    • 著者名/発表者名
      髙橋尚敏・佐藤謙・中川博之・渡部敏裕・平田聡之・國府方吾郎・村井良徳・中村剛
    • 学会等名
      日本植物分類学会第23回大会
  • [学会発表] イネの P 欠乏応答における硫黄とリンのクロストーク2024

    • 著者名/発表者名
      山田郁絵・丸山隼人・渡部敏裕・信濃卓郎
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
  • [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2023年度愛媛大会
  • [学会発表] 宮島に自生するクラスター根形成種ヤマモモの葉身元素組成と雌雄間差2023

    • 著者名/発表者名
      和崎 淳・愛原健司・渡部敏裕・坪田博美
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] ミナトカモジグサ-菌根菌共生系におけるリンの吸収・可給化機構の根局所的評価2023

    • 著者名/発表者名
      永山航平・熊石紀恵・市橋泰範・渡部敏裕・信濃卓郎・○丸山隼人
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] コムギ品種間におけるリン獲得と根圏細菌叢の関係性2023

    • 著者名/発表者名
      今井智葉・青山奈央・能勢結衣・熊石妃恵・市橋泰範・渡部敏裕・信濃卓郎・丸山隼人
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] イネにおける硫黄とリンの吸収・体内分配のクロストーク2023

    • 著者名/発表者名
      山田郁絵・丸山隼人・渡部敏裕・信濃卓郎
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] アルミニウム集積植物メラストーマ(Melastoma malabathricum)のアルミニウムによる鉄毒性緩和機構に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      山口夢乃・丸山隼人・山下寛人・一家崇志・信濃卓郎・渡部敏裕
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] マルチオミクスによるダイズ子実収量に関わる複合的要因解析2023

    • 著者名/発表者名
      村島和基・丸山隼人・渡部敏裕・大津厳生・草野 都・杉山暁史・小林奈通子・濱本昌一郎・福島敦史・大熊直生・藤原風輝・二瓶直登・市橋泰範・信濃卓郎
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] Study on the alleviative effect of gypsum (CaSO4) to rhizotoxicity in acid soil2023

    • 著者名/発表者名
      Koffi Pacome Kouame, Raj Kishan Agrahari, Yasufumi Kobayashi, Toshihiro Watanabe, Akiko Maruyama, Hiroyuki Koyama, Yuriko Kobayashi
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] 異なる光質環境で栽培された数種葉野菜の元素集積特性2023

    • 著者名/発表者名
      芹澤和樹・大橋(兼子)敬子・渡部敏裕
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2023年豊橋大会
  • [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 En, Yoshinori Murai, Atsushi Hashimoto, Toshihiro Watanabe
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Serpentine Ecology
    • 国際学会
  • [学会発表] Sulfur enhances aluminum tolerance in Fimbristylis tashiroana Ohwi growing in solfatara fields2023

    • 著者名/発表者名
      Kaito Sotojima, Hayato Maruyama, Jun Wasaki, Takuya Koyama, Syuntaro Hiradate, Takuro Shinano, Toshihiro Watanabe
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2023
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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