放射性核種の植物葉面からの吸収及び移行

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作成： 1998/10/16 松本　健一データ番号　　　：160006 放射性核種の植物葉面からの吸収及び移行目的　　　　　　：放射性核種の植物葉面からの吸収及び移行研究実施機関名　：理化学研究所微生物制御研究室、*)現アグロカネショウ株式会社応用分野　　　　：環境科学、農芸化学、植物生理学、農業生産、核化学概要　　　　　　：　大気中における放射性核種や各種化学物質の植物への移行経路はdry depositionとwet depositionに大別されるが、特にwet depositionによる経路にはこれら物質の水滴(露・霧・雨・雪等)への移行、水滴の植物への付着、これら物質の水滴から植物表面(クチクラ等)への分配と吸収及び移行・分布等から成る複雑な過程であり、必ずしも合理的に理解されている訳ではない。植物の地上部の表面は一般にクチクラ層に覆われており、筆者らはこのクチクラ層が放射性核種の水滴からの吸収には「バリヤ-及び選択機能」を有する事を報告した。¹^,²⁾ 本研究は放射性核種の大気中から水滴を経由する、作物を含む数種植物への吸収・移行・分布の基本的動態を検討したものである。³^～⁵⁾ 　詳細説明　　　　：　放射性核種としては多核種の挙動を同時に追跡するため、Auに¹⁴Nを照射する事によって得られるマルチトレ-サ- ⁶⁾及び¹³⁷Cs(アマシャムジャパン)の水溶液 5μl×2滴を、空調温室(25℃、RH70%、20000Lx明期12時間／暗期12時間)内でポットに生育した本5葉期のハツカダイコン(Raphanus sativus L. cv. Izabeu)、緑豆(Phaseorus mung L.)、オ-チャ-ドグラス(Dactylis glomerata L.)及びアカクロ-バ-(Triforium pratense L.)の第2葉中央部(葉脈を避け、クチクラ面)に施用した後、上記空調温室で育成し、2週間まで経時的にサンプリングを行った。サンプリングは経時的に5分画(①接種部分の0.05N塩酸(Triton X-100 0.1%含有)による洗浄分画、②洗浄後の接種部位分画、③施用部位以外の第2葉分画、④第2葉以外の地上部分画及び⑤根部分画)に分け、各分画はGe半導体検出器⁶⁾により移行量を測定した(図1)。図1　植物におけるマルチトレーサーの施用と分画　 1.ハツカダイコンに於ける吸収・移行の経時的挙動　ハツカダイコンの場合、各核種の14日間の吸収・移行を経時的に見ると、5パタ-ンに分類された(図2)。第一のパタ-ンはCa^*のように接種した葉面上に殆ど吸収されずに残留し、植物体内へは移行しないもの、第二のパタ-ンはPt^*のように葉面へ吸収されるがクチクラ層に留まり、それ以上へは移行し難いもの、第三のパタ-ンはSr^*のように施用部位からクチクラを経由して処理葉内組織へ移行するが第2葉内に留まるもの、第四のパタ-ンはMn^*のように接種された部位から吸収され、地上部組織全体に移行し分布するが根部へは殆ど移行しないもの、及び第五のパタ-ンはRb^*のように地上部及び根部全体に移行し分布するが、経時的に特に根部に集積し易いものである。　　又、この事実から、水滴から葉面クチクラへの分配⇒葉面クチクラ透過⇒接種葉⇒植物全体への移行⇒根部への集積、放射性核種の移行過程が存在しており、どの過程まで移行するかは各核種の固有の移行特性に依存するものと考えられた。更に長い時間で見ると第二、第三のパタ-ンのものは第四若しくは第五のパタ-ンに移行する事も考えられた(図2)。図2　放射性核種の吸収と移行のタイムコース(ハツカダイコン: Raphanus sativus L.) 　 2.各植物に於ける移行・分布挙動　ハツカダイコン以外の各植物への吸収・移行の経時的測定の中で、水滴から葉面クチクラへの分配⇒葉面クチクラ透過⇒接種葉⇒植物全体への移行⇒根部への集積の移行過程は何れの植物にも共通して認められた。14日後の各分画への移行・分布状態を表1に示した(%は施用量に対する各分画中の存在量である)。供試した各放射性核種の挙動には核種によって若干の例外はあるがほぼ共通した移行・分布パタ-ンが認められた。Ca^*は葉面に吸収される事なく残留した。　　これと反対にSc^*、Zn^*、Co^*、Se^*, Eu^*、Cs^*、Rb^*は植物全体に、特に根部にまで集積した。Be^*、Mn^*、Sr^*、Ba^*、Hf^*等は地上部に分布した。接種部位下のクチクラ層とその近傍組織まで移行するものはTe^*、Lu^*、V^*、Y^*, Ce^*、Gd^*、Yb^*、Os^*、Ir^*、Pt^*、Pm^*等であった(どちらとも言えないものも若干あり、これは時間的ズレによる可能性もある)。表1の分布量%は植物各分画の重量(生／乾)を加味していない。特に地上部や根部の重量は相対的に大きいがその他の分画では小さい等勘案して判断する必要がある(表1)。表1　アカクローバー、オーチャドグラス、緑豆及びハツカダイコンにおける放射性核種の吸収と移行 -------------------------------------------------------------------------------- 葉面残留施用下施用部以外施用部以外根部分布核種 (%) クチクラ内第2葉地上部分布（%） (%) (%) (%) -------------------------------------------------------------------------------- アカオーチャドアカオーチャドアカオーチャドアカオーチャドアカオーチャドクローバーグラスクローバーグラスクローバーグラスクローバーグラスクローバーグラス -------------------------------------------------------------------------------- Ca^* 100 99 0 1 Te^* 76 100 24 0 Be^* 72 0 28 68 0 32 Y^* 73 98 26 2 1 0 Ce^* 64 95 36 5 0 0 Pm^* 80 - 20 - 0 0 Gd^* 75 97 25 3 0 0 Yb^* 37 96 62 4 0 0 Lu^* 81 97 19 3 0 0 Os^* 31 100 69 0 0 0 Ir^* 33 100 67 0 0 0 Pt^* 42 0 50 100 0 0 Mn^* 4 37 82 3 6 54 8 6 Sr^* 2 44 98 22 0 33 0 0 Ba^* 28 81 72 19 0 0 0 0 Hf^* 37 82 63 18 0 0 0 0 Se^* 74 67 6 13 12 10 8 5 0 6 Zn^* 9 49 32 2 7 3 45 41 7 6 Co^* 7 39 12 1 2 0 31 22 48 38 Se^* 13 72 48 4 0 0 21 15 17 15 Eu^* 69 77 11 2 0 0 8 8 12 13 Rb^* 2 27 7 2 14 6 56 51 21 15 Cs^* 5 22 10 12 21 24 42 31 22 11 -------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------- 葉面残留施用下施用部以外施用部以外根部分布核種 (%) クチクラ内第2葉地上部分布（%） (%) (%) (%) -------------------------------------------------------------------------------- 緑豆ハツカ緑豆ハツカ緑豆ハツカ緑豆ハツカ緑豆ハツカダイコンダイコンダイコンダイコンダイコン -------------------------------------------------------------------------------- Ca^* 100 100 0 0 Te^* 51 100 49 0 Be^* 32 44 68 55 0 0 Y^* 68 85 32 15 0 0 Ce^* 60 84 40 16 0 0 Pm^* 10 84 99 16 0 0 Gd^* 71 68 29 32 0 0 Yb^* 65 86 35 14 0 0 Lu^* 74 95 26 5 0 0 Os^* 72 70 28 30 0 0 Ir^* 36 11 64 89 0 0 Pt^* 28 18 72 82 0 0 Mn^* 58 14 42 38 0 42 0 6 Sr^* 41 26 58 61 1 13 0 0 Ba^* 48 47 51 49 1 4 0 0 Hf^* 55 12 42 84 2 4 0 0 Sc^* 44 55 41 6 3 10 8 16 4 13 Zn^* 72 10 28 35 0 5 0 20 0 29 Co^* 52 18 48 7 0 2 0 28 0 44 Se^* 77 61 19 19 0 0 1 4 3 17 Eu^* 69 73 31 11 0 0 0 4 0 12 Rb^* 4 10 32 5 11 9 38 21 16 56 Cs^* 7 20 22 8 12 34 38 18 15 20 -------------------------------------------------------------------------------- 　コメント　　　　：　使用した放射性核種は何れも塩化物であり、水中では解離したイオン型で存在している。上記の移行傾向は周期律、イオン化傾向、イオン半径等との関連について明確には見られなかった。一般的に、化学合成物質等の植物体内移行は、疎水性(log Pow, log Pcw等)と解離性(pK等)、導管及び篩管への移行性等によると考えられるが、供試した放射性核種のようなイオンでは植物各組織や生体成分(輸送担体成分を含む)との相互作用(結合性・解離性・イオン径等)が植物体内移行には重要な要素になっていると考えられる。　　上記の結果から植物表面付着ではCa^*が、又移行ではCs^*、Co^*、Mn^*、Zn^*等が、又根部への移行はRb^*、Co^*、Cs^*が指標イオンになると考えられる。　原論文１ Data source 1：汚染物質の環境挙動予測に関する局地規模詳細モデル並にその移行パラメ-タ- 渡部　忠一、山口　勇理化学研究所(The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) )埼玉県和光市広沢1-1 クロスオ-バ-研究、内田滋夫・清水誠編、pp. 143～152, 1996年原論文２ Data source 2：放射性核種の葉面における吸収・移行渡部　忠一、松本　健一、安部　静子、山口　勇理化学研究所(The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) )埼玉県和光市広沢1-1 第32回理工学における同位元素研究発表会要旨集 p. 129 (1995年7月10日～12日)、東京原論文３ Data source 3： Improvement of Environmental Transfer Models and Parameters K. Matsumoto・T. Watanabe・S. Ambe・I. Yamaguchi 理化学研究所(The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) )埼玉県和光市広沢1-1 Nuclear Cross-Over Research, International Workshop Proceedings edited by M.J. Frissel, R.M. Brown and S. Uchida, pp. 274～280 (1996) 原論文４ Data source 4：放射性核種の植物葉面からの吸収と移行渡部　忠一、松本　健一、安部　静子、山口　勇理化学研究所(The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) )埼玉県和光市広沢1-1 日本原子力学会「1996年春の年会」要旨集、p. 558 (1996年3月27～29日), 大阪原論文５ Data source 5： Translocation and Re-distribution of Radionuclides from the Leaf Surface in Plant T. Watanabe・K. Matsumoto・S. Ambe・I. Yamaguchi 理化学研究所(The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) )埼玉県和光市広沢1-1 RIKEN Accel. Prog. Rep., p. 30 (1997) 参考資料１ Reference 1：安部　文俊理化学研究所(The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) )埼玉県和光市広沢1-1 現代化学、287、53 (1995) キーワード：放射性核種、マルチトレ-サ-、植物葉面、クチクラ、吸収、移行 radionuclides, multitracer, leaf surfaces, cuticle, uptake, translocation 分類コード：160104, 160201, 160203
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