ダイズ 起源 : 中国東北北部からシベリア ( 諸説あり ) 原種 : ツルマメ

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1 第 9 回放射能の農畜産物等への影響についての研究報告会 2014 年 6 月 14 日 ダイズの放射性セシウム吸収について 放射性同位元素施設二瓶直登

2 ダイズ 起源 : 中国東北北部からシベリア ( 諸説あり ) 原種 : ツルマメ

3 ダイズ 世界第 4 位の生産量食用消費 植物油 脱脂大豆 ( 油のしぼりかす ) 世界の生産地 ( 約 2 億トン ) (1) アメリカ (8,205 万トン ) (2) ブラジル (6,570 万トン ) (3) アルゼンチン (4,040 万トン ) (4) 中国 (1,280 万トン ) (5) インド (1,150 万トン ) ( 資料 :FAOSTAT ) 国内の生産地 (1) 北海道 (2) 宮城 (3) 佐賀 (4) 福岡 (5) 秋田 サラダ油マヨネーズ等 ( 農林水産省 HP より )

4 ダイズ 共生する菌 根粒菌 ダイズ ( 空中の ) 窒素を供給大豆が吸収する窒素の 50~ 80% に寄与 炭素 ダイズ 根粒菌 ( 光合成で固定した ) 炭素を供給 窒素 リン 根粒菌 菌根菌

5 ダイズ 各作物の成分 ( 食品成分分析表より ) コマツナコムギイネアズキダイズソバ 水分 タンパク質 脂質 炭水化物 灰分 カリウム リン カルシウム マグネシウ 鉄 ナトリウム 上段はg/100g g 下段は灰分の内訳についてmg/100g g

6 モニタリング検査結果 ( 福島県 ) 2011 年 100% 80% 60% 40% 500Bq/kg~ 100Bq/kg~500Bq/kg 10Bq/kg~100Bq/kg ~10Bq/kg 20% 0% コマツナコムギイネアズキダイズソバ 2012 年 100% 80% 60% 40% 500Bq/kg~ 100Bq/kg~500Bq/kg 10Bq/kg~100Bq/kg ~10Bq/kg 20% 0% コマツナコムギイネアズキダイズソバ 2013 年 100% 500Bq/kg~ 80% 100Bq/kg~500Bq/kg 10Bq/kg~100Bq/kg 60% ~10Bq/kg 40% 20% 0% コマツナコムギイネアズキダイズソバ

7 ダイズの放射性セシウム吸収について 1 現地圃場における放射性セシウム吸収経過 2 吸収 蓄積に影響する諸要因 3 セシウム吸収メカニズムの検討

8 ダイズの放射性セシウム吸収について 1 現地圃場における放射性セシウム吸収経過 (1) 吸収経過 (2) 部位別濃度 (3) 子実内分布 (4) 層位別の子実濃度 2 吸収 蓄積に影響する諸要因 3 セシウム吸収メカニズムの検討

9 現地試験 2013 年 7 月 9 日移植 飯舘村 福島 郡山 いわき 表 1 土壌の放射性 Cs 交換性 K ph 深さ 放射性 Cs 交換性 K Bq/kg mg/100g ph 0~5cm ~10cm ~15cm ほ場内 5 箇所の平均

10 福島県飯舘村でほ場試験

11 福島県飯舘村でほ場試験

12 生育期間中の放射性 Cs 吸収経過 部重 (g) 地上 100 地上部重 地上部 Cs 量 ( 品種 : ふくいぶき ) 月 5 日 8 月 14 日 9 月 23 日 11 月 2 日 地上上部 Cs(Bq q) 移植 開花期 着莢期 収穫期 放射性 Cs 吸収は 地上部重と共に 9 月中旬 ( 最大繁茂期 ) まで増加

13 部位別の放射性セシウム濃度 葉 飯舘村小宮 2013 年 6 月 29 日播種葉柄 800 (9 月 22 日 ふくいぶき ) 茎 莢 Bq q/kgdw 根粒 主根 側根 0 葉葉柄茎莢主根側根根粒 図部位別の放射性セシウム濃度

14 ダイズ子実内の分布ダイズ子実 ( ポット栽培 ) を二分割して IP にコンタクト (7 日間 ) 子実内均一に放射性セシウムが分布

15 層位別の濃度差 9 節 3 節 2 節 収量は上位節になるほど低下するが 放射性 Cs 濃度差はない 各節の収量 (g) 9 節 8 節 7 節 6 節 5 節 4 節 3 節 2 節 放射性 Cs(Bq/kg) grain weight g radiocesium concentration Bq/kg

16 ダイズの放射性セシウム吸収について 1 現地圃場における放射性セシウム吸収経過 2 吸収 蓄積に影響する諸要因 (1) 品種間 (2) カリウム施肥 (3) 窒素施肥 (4) 根粒 3 セシウム吸収メカニズムの検討

17 (1) 品種別の子実の Cs 移行係数 移行係数 (TF)= No. 分類 粒大 熟期 A ツル豆 極小粒 中生 子実の Cs 濃度 (Bq/kg) B 黄豆中粒早生 土壌の Cs 濃度 (Bq/kg) 平均 TF:0.012(132Bq/kg) C 黄豆 小粒 早生 D 黄豆 大粒 早生 E 黄豆 中粒 中生 F 黄豆 中粒 中生 G 緑豆 中粒 晩生 H 青豆 中粒 やや晩生 I 黄豆 中粒 やや晩生 J 黄豆 中粒 晩生 栽培品種 4.5 倍 TF 倍 A B C D E F G H I J 栽培品種 A( ツルマメ ) のTFが高い ( 最小値との比 4.5 倍 ) C~J( 栽培品種間 ) の最大値と最少値の比 1.9 倍

18 通常ダイズ ツル豆

19 (2) カリウム施肥 育苗ポット (6.5cm 6.5cm 6cm) に飯舘村比曽土壌 ( 約 32000Bq/kg) を充填 (120g) し バイオトロンで18 日間栽培 地上部を採取後 NaIで測定 区名 N 施肥形態 N(orK) 施肥量 Kg/10a g/pot* 対照区 硫酸カリ3 K 2 SO 硫酸カリ9 K 2 SO 硫酸カリ15 K 2 SO 地上部 150 Bq/kg Cs 対照区 K 3kg K 9kg K 15kg カリウム施肥でセシウム吸収が抑制

20 (3) 窒素施肥 試験区 供試作物: ダイズ ( エンレイ ) 区名 N 施肥形態 N(orK) 施肥量 試験概要: 育苗ポット Kg/10a g/pot* (6.5cm 6.5cm 6cm) に Cont. 飯舘村比曽土壌 ( 約 32000Bq/kg) を充填 (120g) 硝安 3 NH 4 NO し バイオトロン (30 硝安 9 NH 4 NO h/8h) で18 日間栽培 硝安 15 NH 018 地上部を採取後 NaIで測 4 NO 定 3 反復 硝安 30 NH 4 NO 硫安 3 (NH 4 ) 2 SO 硫安 15 (NH 4 ) 2 SO 硝酸 Ca3 Ca(NO 3 ) 硝酸 Ca15 Ca(NO 3 ) 硝安 3+K9 NH 4 NO 3 +K 2 SO *g/pot Pot 表面積当たりで算出硝安 15+K9 NH 4 NO 3 +K 2 SO ( 参考 ) ダイズの施肥 N P K=3(+6 追肥 ) 9 9kg/10a

21 (3) 窒素施肥 地上部 400 Bq/kg Cont 硝安 3 硝安 9 硝安 15 硝安 30 硫安 3 硫安 15 硝酸 Ca3 硝酸 Ca15 硝安 3+K9 硝安 15+K9 窒素施肥でセシウムの吸収が促進 Csの吸収促進 : 硫安 > 硝安 > 硝酸 Ca

22 (4) 根粒 137 Cs を 24 時間吸収 (RI 試験 ) ( 切片画像 ) 根粒 主根 側根 ( 顕微鏡重合せ ) ( イメージングプレート )

23 (4) 根粒 Bq/k kgdw (9 月 22 日 ふくいぶき ) 根粒 ( 数 重 ) 移行係数 ( 開花期 ) 根粒の着生 ( 数 重 ) と移行係数 佐須圃場 2 0 葉 葉柄 茎 莢 主根側根根粒 小宮 圃場 1? 移行係数 圃場 1 圃場 2 エンレイ 非着生 放射性セシウム吸収に関し 根粒着生の影響は判然としない

24 ダイズの放射性セシウム吸収について 1 現地圃場における放射性セシウム吸収経過 2 吸収 蓄積に影響する諸要因 3 セシウム吸収メカニズムの検討 (1) 吸収 (2) 地下部から地上部への移行

25 セシウムは必須元素ではないなぜ吸収するのか? ( 参考 ) 137 Cs:1000Bq/kg 2pmol/kg 2 10^ 9mmol/kg (1) 133 Cs 濃度 0.001mM (0.137ppm) 0.01mM (1.37ppm) 0.1mM (13.7ppm) 1mM (137ppm) 10mM (1370ppm) 1/2Hoagland(-K) 10 日間

26 Cs の吸収 移行 Cs Cs 3 2 Cs 2 Cs 1 Cs Cs 2 1 吸収 : 土壌 ( 溶液 ) 根 2 移行 : 根 導管 組織 3 蓄積 : 組織 師管 子実

27 (1) 吸収イオン競合 重量 γカウンター 137 Cs 137 Cs 元素 :Cs, K, Na, NH4, Ca 濃度 :0.03, 0.3, 3, 30mM 2h 137 Cs 地下部

28 (1) 吸収イオン競合 元素 :Cs, K, Na, NH4, Ca 濃度 :0.03, 0.3, 3, 30mM 地下部の 137 Cs 濃度 ( 基準溶液区を100) 137 Cs 140 % mm ( 各イオン濃度 ) K との競合で Cs 吸収は低下 Cs K Na NH4 Ca 137 Cs

29 (1) 吸収前処理の K 栄養条件 137 Cs K 濃度 : 薄 0mM 1/1000 倍 1/100 倍 1/10 倍 1 倍 (3mM) 5 倍濃 10 倍 137 Cs 137 Cs 2h 137 Cs 137 Cs 137 Cs 137 Cs 添加測定

30 (1) 吸収前処理の K 栄養条件 地下部の 137 Cs 濃度 (0mM 区を100) % mM 1/1000 倍 1/100 倍 1/10 倍 1 倍 5 倍 10 倍 137 Cs 生育時の K 濃度 137 Cs 137 Cs 137 Cs 生育時の溶液 K 濃度が高い Cs 吸収抑制

31 (2) 地下から地上への移行地上部 / 地下部比 葉葉 / 側根葉柄 P K Ca Na Cs 葉柄 / 側根 茎 莢 P K Ca Na Cs 茎 / 側根 主根 側根 P K Ca Na Cs 莢 / 側根 P K Ca Na Cs 飯舘村小宮 9 月 15 日 圃場でも Cs は P K Ca と比べると地上に移行しにくい

32 (2) 部位間で K/Cs 比の比較葉 葉柄 ( 開花期 圃場でのデータ ) 25 福島県飯舘村茎 9 月 5 日 20 莢 K/Cs 根粒 主根 側根 0 葉葉柄茎莢 ( 子実含 ) 主根側根 地上部 地下部 根 ( 特に側根 ) は他部位より低い地上部と地下部でK/Cs 比が異なる

33 Csの吸収 地上への移行 K 濃度が高まると Cs 吸収が抑制される Cs 移行にK 輸送経路の関与 K 濃度 : 地上部 > 地下部 Cs 濃度 : 地下部 ( 側根 )> 地上部 体内の移行はKとCs 同一でない (CsとKが識別) Cs Cs 2 3 Cs Kと同じ輸送体 ( 仮定 ) 2 Cs 1 Cs Cs 2 一部は輸送されるが 一部は輸送されずに 側根に蓄積 ( 仮定 )

34 1 現地圃場における放射性セシウム吸収経過 吸収経過 9 月中旬 ( 最大繁茂期 ) まで増加 部位別濃度 側根 > 葉 茎 > 子実 子実内分布 均一 層位別の子実濃度 差なし 2 吸収 蓄積に影響する諸要因 品種間差 ツルマメのTFが高い ( 最小値との比 4.5 倍 ) 栽培品種間の最大値と最少値の比 1.9 倍 カリウム施肥 吸収抑制 窒素施肥 吸収促進 形態により異なる 根粒 セシウム吸収への寄与判然とせず 3 セシウム吸収メカニズムの検討 吸収 Cs の吸収は K の吸収と大いに関与 吸収 Cs の吸収は K の吸収と大いに関与 地下から地上への移行 体内の移行は K と Cs 同一でない

35

36 なぜダイズか? ダイズという作物 モニタリング結果 研究の現状 ( チェルノブイリ時の研究状況 ) 飯舘村での栽培結果吸収経過 各部位の蓄積 ( 根粒 )( 層位別) 品種間差現地栽培の難しさ ( 土壌の不均一性 野生動物 ) 吸収特性競合 栄養 子房は脂質を貯めない? 体内での移動 ( 上 / 下比 元素別 ) K とは独立?? ポイントは吸収ではなく (K と一緒なので ) 移行 転流? なぜ高いか? イネとの比較 ( 推測で考察 ) 抑制対策 K 施肥 N 施肥

37 K と Cs の地上部 / 地下部比 3 日間 10 日間 発芽 水耕 基本溶液 元素 濃度 (1/2Hoagland) N 8mM P 1mM K 3mM Ca 2mM Mg 0.5mM Cs 0.1mM 地上部 ICP 地下部

38 溶液と体内の K/Cs 比 水耕 (1/2Hoagland+0.1mMCs) にて10 日間生育 ダイズ地上部のK/Cs 比 K=138mg/39=3.5 Cs=3.8mg/133=0.027 K/Cs=127 溶液中のK/Cs 比 K/Cs=3mM/0.1mM=30 M 30 ダイズ地下部のK/Cs 比 K=10mg/39=0.25mmol Cs=1.4mg/133=0.01mmol K/Cs=0.25/0.01=25 01=25 部位 K Cs K/Cs 地上 地下 138mg/g (3.5mmol/g) 10mg/g (0.25mmol/g) 3.8mg/g (0.027mmol/g) 1.4mg/g (0.01mmol/g) 溶液 3mM 0.1mM 30 地下部から地上部への移行が K と Cs は同じでない地上部での K の割合が高まる ( 選択的に地上部へ )

39 部位 K/Cs Ca/Cs Mg/Cs P/Cs 地上 地下 溶液 (3.5/0.03) 03) (1.0/0.03) 03) (0.4/0.03) 03) (3.1/0.03) 03) 25 (0.25/0.01) 30 (3/0.1) 4 (0.04/0.01) 20 (2/0.1) 7 (0.08/0.01) 5 (0.5/0.1) 33 (0.3/0.01) 10 (1/0.1)

40 部位別の元素 /Cs 比 P/Cs K/Cs mg/100g 4.00 mg/100g 側根主根葉葉柄茎子実側根主根葉葉柄茎子実 mg g/100g Ca/Cs mg/ /100g Na/Cs 側根主根葉葉柄茎子実側根主根葉葉柄茎子実 K/Cs 側根に比べ 地上部で高い地上部間では大きな差はない

41 部位別の元素濃度 8 6 P 飯舘村小宮 9 月 15 日 K mg/100g 4 2 mg/100g 側根主根葉葉柄茎子実 Ca 0 2 側根主根葉葉柄茎子実 Na mg/10 00g mg/100 0g 側根主根葉葉柄茎子実 Cs 0 側根主根葉葉柄茎子実 300 最大繁茂期 (9 月 15 日 ) 成熟期 Bq/kg 側根主根葉葉柄茎子実

42 体内の Cs 移動 元素 A と同じ輸送 A/Cs 一定元素 Aと異なる A/Cs 不均一 Cs の輸送は K と完全に一致か? 溶液中 K/Cs: 根 K/Cs 比一定確かめること 異なる K/Cs 比でもそうか? K 濃度薄 ( 溶液 K/Cs 低 ) K/Cs 下がる? Cs 積極的? 同じ?? 移行 転流はどのように?? K は関与?? なぜダイズのCs 分布は均一か? 構造の違い?? 子実にKが多いで説明できるか? 子実内どんな形で蓄積? なぜ 子実にK( ミネラル ) が多いか? 発芽後の成長速度の違い? ミネラルが多いから Csも多い は理由になりそう ( どの元素と相関があるか?) ダイズの側根に蓄積することは ( 他の作物と比較して ) 特別か? より側根にため込む系統があれば利用大! 栄養条件によって地下に留めておくことは可能か? 体内はどのような形で移動 蓄積??

43 体内のK 濃度高い 子実 Cs 濃度低い体内の K 濃度低い 子実 Cs 濃度高い Kを輸送するタンパクが異なる (K 低濃度 高親和性発現 ) 高親和性は Cs を輸送根で発現しているのは高親和性?? 溶液 :K 低 高 根 :K 輸送 高親和性 低親和性 (Cs も運ぶ ) (Cs 運ばない K のみ ) 42K/137Cs 比でわかることがある?? 根常時は高親和性発現? 高親和性をと通して吸収 Kと一緒? K 高濃度 : 低親和性発現 Kと異なる? 上 / 下常時は低親和性上 / 下常時は低親和性 低親和性は通さない? 他の輸送で輸送? K と異なる他の輸送 : カチオン TP とか? K 低濃度 : 高親和性発現 K と同じ?

44 硫安 硝安硝酸 Ca +K mg/100g P K Ca Na mg/100g mg/100g mg/100g 地上部 mg/100g mg/100g mg/100g Cs(Bq/kg) ( mg/100g 地下部

45 グリコ HP

46 ( 北大遺伝資源学研究室 HP)

47 競合 養分の吸収経路 セシウム 競合

48 ダイズ タンパク質 脂質が豊富 ( 北大遺伝資源学研究室 HP)

49 圃場内の放射性セシウム 5m 2.5m 小宮圃場 平均値 18608Bq/kg 最大値 23757Bq/kg 最小値 10744Bq/kg

目 的 大豆は他作物と比較して カドミウムを吸収しやすい作物であることから 米のカドミウム濃度が相対的に高いと判断される地域では 大豆のカドミウム濃度も高くなることが予想されます 現在 大豆中のカドミウムに関する食品衛生法の規格基準は設定されていませんが 食品を経由したカドミウムの摂取量を可能な限り

目 的 大豆は他作物と比較して カドミウムを吸収しやすい作物であることから 米のカドミウム濃度が相対的に高いと判断される地域では 大豆のカドミウム濃度も高くなることが予想されます 現在 大豆中のカドミウムに関する食品衛生法の規格基準は設定されていませんが 食品を経由したカドミウムの摂取量を可能な限り 平成 19 年 4 月改訂 農林水産省 ( 独 ) 農業環境技術研究所 -1 - 目 的 大豆は他作物と比較して カドミウムを吸収しやすい作物であることから 米のカドミウム濃度が相対的に高いと判断される地域では 大豆のカドミウム濃度も高くなることが予想されます 現在 大豆中のカドミウムに関する食品衛生法の規格基準は設定されていませんが 食品を経由したカドミウムの摂取量を可能な限り低減するという観点から

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