植物根-土壌界面における分泌現象の実態解明

植物根-土界面分泌现象的阐明

• 批准号: 13876003
• 负责人: 飯嶋 盛雄
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13876003/
• 关键词: 安定同位体水素; 根圏; 重水; 植物根; 土壌界面; トウモロコシ; 土壌鞘; 粘液分泌; 安定同位体炭素

植物根の表層部は粘液等の分泌物に覆われていることが知られている。この粘液層は水や無機塩の植物体への取り入れを介在する働きをもつだけでなく、土壌のさまざまな物理・化学的ストレスから根を保護することが示唆されている。粘液層は以上のような重要な働きを担うにもかかわらず、この層がどのような土壌条件においてどの程度根の表面を覆っているのかは全く明らかにされてはいない。本研究では、植物根の根圏土壌中での粘液分泌動態を視覚的に明らかにするとともに、根圏土壌内の安定同位体炭素および水素の濃度勾配から、分泌物の土壌中への拡散範囲を定量的に把握することを目的とした。3ヵ年の研究で、植物根による根圏土壌中への粘液分泌動態をCCDカメラにより視覚的に捉え、分泌が日周変動することを明らかにした。さらに、トウモロコシを^<13>CO_2とD_2Oで暴露し、根圏土壌中に放出される安定同位体の存在量を分析し、土壌の乾燥条件下では炭素の放出量は増加するが、水の放出量は減少することを明らかにした。しかしながら根圏土壌内の安定同位体の濃度勾配については、根に付着した土壌鞘の外側への同位体の放出が確認できなかった。現行の方法論では、根の周辺部における根圏土壌と非根圏土壌を選別すること、言い換えれば根毛の発達により形成される土壌鞘と非土壌鞘の選別にはある程度時間がかかる。そのため、解剖顕微鏡下での土壌の選別作業中に土壌水が蒸発し、その結果同位体分別が起こっていることが推定される。そこで、飛行時間型2時イオン質量分析計により土壌表面における同位体水素の検出を試みることを新たな目標として設定した。そのための予備的な試みとして、トウモロコシをD_2Oで暴露し、根軸内での安定同位体の分布を調査しているところである。現状では、同位体が根全体に均一に分布する像しか得られていない。この理由は現状では不明であり、今後、異なる条件下で測定を繰り返すことにより、技術的な問題点を解明していきたい。

Plant roots are covered with mucus and other secretions. The viscous layer is a medium for the absorption of water and inorganic substances into the plant body, and for the protection of the roots of the soil and the physical and chemical substances. The viscous layer is above the important layer. The layer is above the important layer. The layer is below the important layer. The The aim of this study was to understand the dynamics of mucus secretion in the rhizosphere of plants, the coordination of carbon and water concentrations in the rhizosphere, and the quantitative control of the dispersion of exudates in the rhizosphere. 3 years of research, plant roots, soil, mucus secretion dynamics, CCD, vision, secretion, daily changes, and so on. The <13>amount of carbon released from soil under dry conditions increased while the amount of water released decreased. The concentration of stable isotopes in the soil sheath of the root system is matched, and the release of isotopes from the soil sheath of the root system is confirmed. The present methodology is based on the selection of root zone soil and non-root zone soil, and the time of root hair formation and non-root zone soil sheath selection is different. In the separation of soil and water under microscope, the results of isotope separation were estimated. Time of flight 2 hours mass analysis of soil surface isotope detection of new target settings The distribution of stable isotopes in the root axis was investigated. The present situation is that the isotope is uniformly distributed throughout the root. The reason for this is that the current situation is unclear, the future is different, the measurement is different, and the technical problem is clear.

项目成果

Y.Izumi, M.Iijima: "Fractal and multifractal analysis of cassava root system grown by the root-box method"Plant Production Science. 5(In press). (2002)

Y.Izumi，M.Iijima：“根盒法种植的木薯根系的分形和多重分形分析”植物生产科学。

Bengough, A.G., Iijima, M., Barlow, P.W.: "Image Analysis of Maize Root Caps - Estimating Cell Numbers from 2-D Longitudinal Sections"Annals of Botany. 87. 693-698 (2001)

Bengough, A.G.、Iijima, M.、Barlow, P.W.：“玉米根冠的图像分析 - 从二维纵向切片估计细胞数量”植物学年鉴。

Izumi Y, Uchida K, Iijima M.: "Crop production in the successive wheat-soybean rotation with no-tillage practice in relation to the root system development"Plant Production Science. 7(3)(In press). (2004)

Izumi Y、Uchida K、Iijima M.：“连续小麦-大豆轮作与免耕实践中的作物生产与根系发育的关系”植物生产科学。

Theertham P.R., Yano K, Iijima M, Yamauchi A, Tatsumi J.: "Regulation of rhizosphere acidification by photosynthetic activity in cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) seedlings"Annals of Botany. 89. 213-220 (2002)

Theertham P.R.、Yano K、Iijima M、Yamauchi A、Tatsumi J.：“豇豆（Vigna unguiculata L. Walp）幼苗光合活性对根际酸化的调节”植物学年鉴。

Iijima M, Higuchi T, Barlow PW, Bengough AG: "Root cap removal increases root penetration resistance in maize (Zea mays L.)"Journal of Experimental Botany. 54. 2105-2109 (2003)

Iijima M、Higuchi T、Barlow PW、Bengough AG：“根冠去除增加了玉米 (Zea mays L.) 根部穿透阻力”实验植物学杂志。