2014 Fiscal Year Research-status Report

ダイズの放射性セシウム吸収に関する基礎的研究

Research Project

Project/Area Number	26511006
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	二瓶直登東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (50504065)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	杉山暁史京都大学, 生存圏研究所, 助教 (20598601) 古川純筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (40451687) 山田哲也北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (70374618)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	放射性セシウム / ダイズ
Outline of Annual Research Achievements	原発事故で汚染された地域の農業の復旧・復興に努め、我が国の食料の安定供給に大きく寄与するため、ダイズの放射性セシウム吸収について下記の検討を行った。（１）品種・系統間の放射性セシウム濃度の違い：汚染地域で安心してダイズ生産が復興するために、福島県内で栽培可能な品種（10種）と、ダイズとツルマメの交配後代（RILライン、90系統）について栽培（2反復）し、子実の安定セシウム（133Cs）濃度を調査し、最大値と最小値について2倍の差がみられた。また、子実の元素濃度を測定した結果、Csの蓄積と相関の高い元素はみられなかった。（２）共生する菌の放射性セシウム吸収への関与：根粒菌の放射性セシウム吸収・移行への関与の可能性について、根粒超着生、非着生系統、エンレイを用いて福島県飯舘村に栽培した。開花期に地上部の放射性セシウム濃度を測定した結果、放射性セシウム濃度は根粒超着生＞エンレイ＞非着生であった。（３）ダイズ体内における放射性セシウム挙動：ダイズのセシウム吸収・移行メカニズム解明のため、137Csを用いて、吸収時の他イオン（カリウム、カルシウム等）との競合や、カリウムの栄養条件がセシウム吸収に及ぼす影響についてダイズ幼植物を用いて解析した。地下部の137Cs濃度は、溶液中のCs濃度とK濃度が高まると急激に低下した。NH4濃度、Na濃度も高まると、地下部の137Cs濃度はCsやK濃度ほどではないが、低下した。地下部の137Cs濃度はCa濃度にはほとんど影響しなかった。地下部の137Cs濃度は、生育時のK濃度が0.03mMまでは同程度であったが、0.3mMから低下し、3mM～30mMまでは同程度に低下した。42K濃度も137Csと同様な結果となった。ダイズ体内のカリウム濃度が増加すると、カリウム吸収が制限され、その結果、セシウム吸収も低下したと考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画した3課題について、実験は計画通り行われており、結果に対する解析もすすんでおり、計画は概ね順調にすすんでいる。（１）品種・系統間の放射性セシウム濃度の違い：放射性セシウム濃度が高い地域で、鳥獣害対策も含めた栽培管理ができる試験圃場が確保できなかったため、東京大学生態調和機構にて栽培試験を行った。セシウム吸収の評価には、粘土由来で土壌中に存在する安定セシウム（133Cs）を用いた。中間管理（雑草・病害虫防除、中耕等）も適切に実施され、成熟期に子実のサンプリングが実施された。安定セシウムの測定も、サンプルを硝酸分解後、ICP-MSで測定できた。品種やRILライン間の放射性セシウム濃度には2倍程度の濃度がみられ、今後遺伝子解析等に供試できると考えられ、計画は概ね予定通り進んでいる。（２）共生する菌の放射性セシウム吸収への関与：菌根菌については実験環境が整わなかったため実施しなかったが、2年目に予定していた窒素吸収に関与する根粒菌の放射性セシウム吸収・移行への関与の可能性について、根粒超着生、非着生系統、エンレイ（通常品種）を用いて福島県飯舘村に栽培し検討した。着莢期に野生のサルによる食害に合ったが、開花期のサンプルで放射性セシウム濃度差は評価できており、概ね計画通り進んでいる。（３）ダイズ体内における放射性セシウム挙動：生育ステージ別に各部位の放射性セシウム濃度を調査し各部位の濃度変化から、子実に蓄積する各部位の寄与を明らかにする予定であったが、現地圃場のダイズが着莢期にサルの食害にあい、継続不能となった。そのため、2年目より予定していたセシウム吸収・移行メカニズムの解析を行った。吸収時や栽培時のカリウム濃度によってセシウム吸収は影響されていることが明らかにでき、また、半減期の短い42Kを用いたダイズのセシウム吸収解析にも成功しており、計画は概ね順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	汚染された地域でダイズ栽培を復興するため、1年目に明らかになってことを踏まえ、以下の点を明らかにする。（１）ダイズ品種・系統間の放射性セシウム濃度の違い：遺伝型が異なるRILラインの放射性セシウム吸収に関するデータについて、再現性の確認のため1年目と同様の規模で栽培試験を行う。また、本年度採取した地上部（開花期）や子実（成熟期）の得られたデータをもとに、QTL（Quantitative trait locus、量的形質遺伝子座）解析を行い、放射性セシウム吸収に関連する遺伝子座の候補を探る。（２）共生する菌の放射性セシウム吸収への関与：窒素吸収に関与する根粒菌の放射性セシウム吸収・移行への関与の可能性について、1年目と同様に根粒超着生、非着生系統、エンレイ（通常品種）を用いて圃場にて栽培試験を行う。放射性セシウム濃度の評価には、地上部（開花期）に加え、子実（成熟期）についても行う。また、セシウムを添加した水耕栽培にて根粒菌感染有無の個体を栽培し、地上部のセシウム濃度を比較する。根粒菌感染有無により生育が異なることも予想されることから、セシウム濃度の他にカリウム濃度との比で、地上部のセシウム濃度に与える影響を評価する。（３）ダイズ体内における放射性セシウム挙動の解明：吸収を抑制する栽培法の科学的根拠とするため、鳥獣害被害で1年目に実施できなかった生育ステージ別に各部位の放射性セシウム濃度を調査する。本年は鳥獣害の被害を避けるため水耕栽培で行い、一定期間ごとにセシウムを投与し、各部位の濃度変化から、子実に蓄積する各部位の寄与を明らかにする。カリウム濃度の経過についても考察し、効果的なカリウム追肥施肥の影響について検討する。