ヒ素超蓄積植物モエジマシダにおけるヒ素輸送・蓄積機序の解明

阐明砷超富集植物 Moejimashida 中砷的转运和积累机制

• 批准号: 14J06414
• 负责人: 菅原 一輝
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J06414/
• 关键词: モエジマシダ; ヒ素; ファイトレメディエーション; 植物生理

本年度はこれまでに行ってきた圃場実験のデータ解析および, そこで見られた挙動について実験室内で再現実験を行うことによって, 環境中のモエジマシダ内で起きているヒ素の挙動について詳細な検討を行った.圃場実験では, 仙台市内において約6ヶ月の栽培試験を2箇所で行った. また, 熱帯・亜熱帯性植物であるモエジマシダと比較のため, 東北地方で自生しヒ素蓄積能を持つイノモトソウも合わせて圃場で栽培試験を行った. 実験開始前の圃場土壌中の水溶性ヒ素濃度は2箇所ともに環境基準に近い値であったが, 栽培試験後では大幅に水溶性ヒ素濃度が低下していた. 従って, モエジマシダの植え付けにより, 人体に対する健康リスクの高い土壌中の水溶性ヒ素濃度を低減可能であることが示された. また, 同じイノモトソウ属でもモエジマシダとイノモトソウでは若干異なるヒ素蓄積・輸送システムを有している可能性が示唆された.また, 最終的なヒ素の蓄積部位の微小領域の観察を目的として, EPMAを用いたモエジマシダ薄層切片中のヒ素局在性の検討を行った. モエジマシダをヒ素を含む培地で生育し, ヒ素濃度30,000 mg/kgから3,000 mg/kgの3種類の試料を調製し, それぞれ5 mm厚の薄層切片を作成してHE染色を行った試料の観察を行うと, ヒ素濃度に応じた植物体への詳細な損傷状況が確認され, さらにその細胞へのダメージは葉先から葉の中心部にかけて勾配があることが判明した.以上より, 前年度の研究結果も合わせ, ラボスケールだけでなく実際の環境下においてもモエジマシダ内のヒ素の詳細な挙動を明らかにし, それに伴うモエジマシダ体内でのヒ素の輸送ダイナミクス, 化学形態の変化および酸化還元部位を初めて明らかにし, 最終的なヒ素の蓄積がもたらすモエジマシダ細胞への損傷について詳細な知見を得た.

Line this year は こ れ ま で に っ て き た nursery field be 験 の デ ー タ parsing お よ び, そ こ で see ら れ た 挙 dynamic に つ い て be 験 indoor で representation be 験 を line う こ と に よ っ て, environment の モ エ ジ マ シ ダ で up within き て い る ヒ element の 挙 dynamic に つ い て detailed な 検 line for を っ た. Within the nursery field be 験 で は, sendai に お い て about 6 ヶ の cultivation test を で line by two っ た. ま た, 帯 · 亜 hot 帯 plant で あ る モ エ ジ マ シ ダ と is の た め, northeast local で authigenic し ヒ element can accumulate を hold つ イ ノ モ ト ソ ウ も close わ せ で て nursery field cultivation test line を っ た. Before be 験 の nursery field の water-soluble ヒ element concentration in the soil 壌 は と by two も に environmental benchmark に nearly い numerical で あ っ た が, cultivation test after で は に water-soluble ヒ element concentration significantly low が し て い た. 従 っ て, モ エ ジ マ シ ダ の plant え pay け に よ り, human に す seaborne る health リ ス ク の high い の water-soluble ヒ element concentration in the soil 壌 を low may で あ る こ と が shown さ れ た. ま た, With じ イ ノ モ ト ソ ウ genus で も モ エ ジ マ シ ダ と イ ノ モ ト ソ ウ で は several different な る ヒ element accumulation, conveying シ ス テ ム を have し て い が る possibility in stopping さ れ た. ま た, final な の ヒ element accumulation place の tiny areas の 観 examine を purpose と し て, EPMA を with い た モ エ ジ マ シ ダ thin slices の ヒ grain bureau in the sexual の 検 line for を っ た. モ エ ジ マ シ ダ を ヒ contains を む petty し で, ヒ element concentration of 30000 mg/kg か ら 3000 mg/kg の 3 kinds の sample を し modulation, そ れ ぞ れ 5 mm thick の thin slice を made し dyeing line を っ て HE た sample の 観 examine を line う と, ヒ element concentration に 応 じ た plant へ の な damage condition in detail が confirm さ れ, さ ら に そ の cells へ の ダ メ ー ジ は leaf apex か ら leaf の center department に か け て hook with が あ る こ と が.at し た. Above よ り, former annual の results も close わ せ, ラ ボ ス ケ ー ル だ け で な く be interstate の environment に お い て も モ エ ジ マ シ ダ within の ヒ element の detailed な 挙 dynamic を Ming ら か に し, そ れ に with う モ エ ジ マ シ ダ body で の ヒ element の conveying ダ イ ナ ミ ク ス, Chemical form の variations change お よ び acidification also early yuan parts を め て Ming ら か に し, final な の ヒ element accumulation が も た ら す モ エ ジ マ シ ダ cells へ の damage に つ い て な detailed knowledge を た.

项目成果

ヒ素超蓄積植物モエジマシダにおけるヒ酸還元状態の検討

砷超富集植物Moejimashida中砷酸还原状态的检查

• 发表时间: 2015
• 作者: 菅原一輝;井上千弘
• 通讯作者: 井上千弘

ヒ素含有土壌のファイトレメディエーション-東北地方における3年間の試験事例-

含砷土壤的植物修复——东北地区3年试验案例——

• 发表时间: 2015
• 作者: 菅原一輝;黄毅;宮内啓介;遠藤銀朗;北島信行;井上千弘
• 通讯作者: 井上千弘

ヒ素超蓄積植物モエジマシダにおけるヒ素価数による吸収及び輸送速度への影響

砷价态对砷超富集植物Moejimashida吸收和转运速率的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: 菅原一輝;井上千弘
• 通讯作者: 井上千弘

Arsenic phytoextraction from tsunami flooded soil using arsenic hyper-accumulating fern, Pteris vittata: 3 years field study

使用砷超富集蕨类植物 Pteris vittata 从海啸淹没的土壤中植物提取砷：3 年实地研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Kazuki Sugawara;Yi Huang;Keisuke Miyauchi;Ginro Endo;Nobuyuki Kitajima;Chihiro Inoue
• 通讯作者: Chihiro Inoue

Investigation of phytoremediation by As hyperaccumulator, Pteris vittata and its As translocation

砷超积累植物凤尾蕨及其砷易位的植物修复研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Kazuki Sugawara;Atsushi Sato;Masayoshi Matayama;Chihiro Inoue
• 通讯作者: Chihiro Inoue