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東北大・東北学院大・量研、モエジマシダが猛毒のヒ素に耐えるしくみを解明

発表日:2021年07月08日

モエジマシダが猛毒のヒ素に耐えるしくみが見えてきた!

― 世界初、ヒ素高蓄積植物の根茎の役割をイメージング技術で解明 ―

【発表のポイント】

・モエジマシダは猛毒のヒ素を体内に吸収・蓄積することが可能な植物です。

・この植物がヒ素を根から吸収し体内に輸送していく様子を、植物が生きたままの状態で可視化することに世界で初めて成功しました。

・この植物の根茎という組織がヒ素の吸収・輸送に果たす役割を解明しました。

・これらの成果は、この植物を利用したヒ素汚染土壌の浄化(ファイトレメディエーション)の推進に貢献します。

【概要】

モエジマシダ(図1)は、有害元素であるヒ素を吸収し体内に蓄積する能力が高いことで知られています。しかし、この植物が体内にどうやってヒ素を取り込むのか、その詳細についてはよくわかっていませんでした。特に、モエジマシダが有している根茎という組織の役割については全く不明でした。

東北大学の黄田毅博士研究員と井上千弘教授ら、東北学院大学の宮内啓介教授ら、量子科学技術研究開発機構の鈴井伸郎主幹研究員と河地有木プロジェクトリーダーらのグループは、ポジトロン放出核種のヒ素-74(As-74)と植物RIイメージング技術を用いることによって、モエジマシダが根からヒ素を吸収し、その一部を根茎に蓄積させながら葉までヒ素を輸送する様子を、生きたままの状態で連続的な動画像データとして撮像することに成功しました(図2)。また、モエジマシダ体内のヒ素の蓄積場所や蓄積量を調べることで、モエジマシダにおける根茎の役割として、根から吸収されたヒ素を一時的に蓄積することや、特にヒ素の高曝露下では、若い葉の成長を守るために、ヒ素を成熟した葉へと積極的に輸送するという転流の調節をこの根茎が担うことを明らかにしました(図3)。本研究で得られた知見は、この植物のファイトレメディエーションへの応用(図4)に対しても有益な情報を提供することになります。

この成果は、ネイチャー出版グループが発行する学術誌 Scientific Reports(2021年7月8日付けオンライン掲載)に発表されます。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/613913/01_202107051438.pdf

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