富栄養化とＰ栄養塩：そのサステイナブル管理のための生態学的戦略

ﾘﾝは土壌中に蓄積されており、植物の根によって吸収され取り込まれるが、土壌中で吸着されたﾘﾝ酸ｲｵﾝは、植物による利用率が低い。しかし、植物根は有機酸を分泌し、ﾘﾝ酸を吸収する能力を持つ。この現象と仕組みを、少ないﾘﾝ酸ｲｵﾝを的確に植物体内で有効化する作物品種を用いて明らかにし、その特性を持続的な作物生産の維持管理に活用することが本研究の目的である。その目的を達成するために下記の研究を実施した。A.水域のﾘﾝ過剰条件下：河川並びに富栄養湖のﾍﾄﾞﾛを24地点から採集し、ﾍﾄﾞﾛの土性によりPの収着/非収着の動態が異なることを明らかにした。B.陸域のﾘﾝ過剰・欠乏条件下：選抜した特徴的な4品種を供試して、遅効性の可溶性PのP可溶化やP獲得を含めた根部介在ﾒｶﾆｽﾞﾑを誘引するPｽﾄﾚｽを証明した。さらに、生きた小麦個体の根を供試して、根圏の酸性化を誘引するPｽﾄﾚｽを感知すると共に遅効性の可溶性Pを供試して、根部分泌物の役割を解明した。すなわち、ﾘﾝ酸ｶﾙｼｳﾑ塩を寒天に混入し、根端付近の根圏酸性化と比較することにより、遅効性の可溶性Ca-Pの不可溶性に関するH+ｲｵﾝ流出の関与を確認し、H+ﾎﾟﾝﾌﾟやﾌﾟﾗｽﾞﾏ膜のH+ATPase活性の適応を相対評価した。また、PｽﾄﾚｽにおけるP再流動及びPi吸収に関するﾊﾟﾗﾒｰﾀを推定して植物体内のP再流動や再移行を誘引するP欠乏状況や栄養塩類枯渇状況を把握した。一方、ﾘﾝ過剰条件下においては、P隔離に関する相対能力を評価するﾓﾃﾞﾙに、既往の実験で得られた結果をｼﾐｭﾚｰﾄすることにより、Pの収着/非収着の動態を解明した。以上のP獲得とP利用効率の実験から、欠乏する溶解性P資源に応じた低濃度に対するP耐性/P利用効率の高い小麦品種が持続可能な作物生産を維持し、P過剰の富栄養化のリスクを解消することを提言した。

ﾘﾝは土壌中に蓄積されており、植物の根によって吸収され取り込まれるが、土壌中で吸着されたﾘﾝ酸ｲｵﾝは、植物による利用率が低い。しかし、植物根は有機酸を分泌し、ﾘﾝ酸を吸収する能力を持つ。この現象と仕組みを、少ないﾘﾝ酸ｲｵﾝを的確に植物体内で有効化する作物品種を用いて明らかにし、その特性を持続的な作物生産の維持管理に活用することが本研究の目的である。その目的を達成するために下記の研究を実施した。A.水域のﾘﾝ過剰条件下：河川並びに富栄養湖のﾍﾄﾞﾛを24地点から採集し、ﾍﾄﾞﾛの土性によりPの収着/非収着の動態が異なることを明らかにした。B.陸域のﾘﾝ過剰・欠乏条件下：選抜した特徴的な4品種を供試して、遅効性の可溶性PのP可溶化やP獲得を含めた根部介在ﾒｶﾆｽﾞﾑを誘引するPｽﾄﾚｽを証明した。さらに、生きた小麦個体の根を供試して、根圏の酸性化を誘引するPｽﾄﾚｽを感知すると共に遅効性の可溶性Pを供試して、根部分泌物の役割を解明した。すなわち、ﾘﾝ酸ｶﾙｼｳﾑ塩を寒天に混入し、根端付近の根圏酸性化と比較することにより、遅効性の可溶性Ca-Pの不可溶性に関するH+ｲｵﾝ流出の関与を確認し、H+ﾎﾟﾝﾌﾟやﾌﾟﾗｽﾞﾏ膜のH+ATPase活性の適応を相対評価した。また、PｽﾄﾚｽにおけるP再流動及びPi吸収に関するﾊﾟﾗﾒｰﾀを推定して植物体内のP再流動や再移行を誘引するP欠乏状況や栄養塩類枯渇状況を把握した。一方、ﾘﾝ過剰条件下においては、P隔離に関する相対能力を評価するﾓﾃﾞﾙに、既往の実験で得られた結果をｼﾐｭﾚｰﾄすることにより、Pの収着/非収着の動態を解明した。以上のP獲得とP利用効率の実験から、欠乏する溶解性P資源に応じた低濃度に対するP耐性/P利用効率の高い小麦品種が持続可能な作物生産を維持し、P過剰の富栄養化のリスクを解消することを提言した。