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

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

ダイズの放射性セシウム吸収

ダイズの放射性セシウム吸収

について

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

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)

( )ブ ジ

(

)

サラダ油 マヨネーズ等

(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

(2)宮城

(3)佐賀

(4)福岡

( )秋

(5)秋田

（農林水産省HPより）

共生する菌

ダイズ

・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～

炭素

大豆が吸収する窒素の50～ 80%に寄与 ・ダイズ→根粒菌ダイズ→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

各作物の成分（食品成分分析表より）

ダイズ

コマツナ コムギ イネ アズキ ダイズ ソバ 水分 94.1 13.5 15.5 15.5 12.5 13.5 タンパク質 1.5 10.5 7.4 20.3 35.5 12.0 脂質 0.2 3.0 3.0 2.2 19.0 3.1 物 炭水化物 2.4 71.4 72.8 58.7 28.2 69.6 灰分 1.3 1.6 1.3 3.3 5.0 1.8 カリウム 500 460 250 1500 1900 410 カリウム 500 460 250 1500 1900 410 リン 45 350 300 350 580 400 カルシウム 170 24 10 75 240 17 カルシウム 170 24 10 75 240 17 マグネシウ 12 80 110 120 220 190 鉄 3 3 6 5 9 3 鉄 3 3 6 5 9 3 ナトリウム 15 2 1 1 1 2 上段はg/100g、下段は灰分の内訳についてmg/100gg g g g

100% 500Bq/kg～

モニタリング検査結果（福島県）

40% 60% 80% 500Bq/kg 100Bq/kg～500Bq/kg 10Bq/kg～100Bq/kg ～10Bq/kg 2011年 0% 20% 40% コマ ツナナ コムギギ イネ アズ キキ ダイズダ ソバ 80% 100% 500Bq/kg～ 100Bq/kg～500Bq/kg 10Bq/kg～100Bq/kg 20% 40% 60% ～10Bq/kg 2012年 0% コマ ツナ コムギ イネ アズ キ ダイズ ソバ 100% 500Bq/kg～ 100B /k 500B /k 40% 60% 80% 100Bq/kg～500Bq/kg 10Bq/kg～100Bq/kg ～10Bq/kg 2013年 0% 20% コマ ツナ コムギ イネ アズ キ ダイズ ソバ

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

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

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

３ セシウム吸収メカニズムの検討

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

１

１ 現地圃場における放射性セシウム吸収経過

現地圃場における放射性セシウム吸収経過

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

（１）

（１） 吸収経過

吸収経過

（２）

（２） 部位別濃度

部位別濃度

（２）

（２） 部位別濃度

部位別濃度

（３）

（３） 子実内分布

子実内分布

（４）

（４） 層位別の子実濃度

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

現地試験

年 月 移植

飯舘村

2013年7月9日 移植

飯舘村

表1　土壌の放射性Cs、交換性K、pH

放射性Cs

交換性K

深さ

pH

郡山 福島

Bq/kg

mg/100g

0～5cm

11857

27.6

6.2

5～10cm

10825

11.3

6.2

深さ

pH

いわき

5

0cm

0825

.3

6.2

10～15cm

10426

8.5

6.2

ほ場内5箇所の平均

18000 

100

_地上部重

生育期間中の放射性Cs吸収経過

12000

14000 

16000 

80

q

)

地上部重

地上部Cs量

（品種：ふくいぶき）

8000 

10000 

12000 

40

60

上

部

Cs

(B

q

部重

(g

)

（品種 ふく ぶき）

4000 

6000 

20

40

地

上

地上

0 

2000 

0

7月5日

8月14日

9月23日

11月2日

7月5日

8月14日

9月23日

11月2日

開花期 移植 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

部位別の放射性セシウム濃度

・飯舘村小宮 葉 ・飯舘村小宮 ・2013年6月29日播種 葉柄 茎 _莢

800 

（9月22日、ふくいぶき）

茎 _莢

600 

w

主根 側根 根粒

400 

q

/kg

d

w

根粒

200 

B

q

0 

葉

葉柄

茎

莢

主根 側根 根粒

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

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）}

9節

層位別の濃度差

2節 3節 ・ ・ _{・収量は上位節になるほど} 低下するが、放射性Cs濃度 2節 _{差はない。} 8節 9節 各節の収量(g) 放射性Cs(Bq/kg) 6節 7節 8節 4節 5節 2節 3節 0  5  10  15  20  grain weight g 0  50  100  150  200  radiocesium concentration Bq/kg

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

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

２ 吸収・蓄積に影響する諸要因

吸収・蓄積に影響する諸要因

（１）

（１） 品種間

品種間

（２）

（２） カリウム施肥

カリウム施肥

（３）

（３） 窒素施肥

窒素施肥

（３）

（３） 窒素施肥

窒素施肥

（４）

（４） 根粒

根粒

セシウム吸収メカ ズムの検討

３ セシウム吸収メカニズムの検討

（１） 品種別の子実のCs移行係数

子実のCs濃度（Bq/kg) No. 分類 粒大 熟期 A ツル豆 極小粒 中生 B 黄豆 中粒 早生 移行係数（TF)＝ 土壌のCs濃度（Bq/kg) 子実のCs濃度（Bq/kg) B 黄豆 中粒 早生 C 黄豆 小粒 早生 D 黄豆 大粒 早生 E 黄豆 中粒 中生

平均TF：0.012（132Bq/kg）

E_F 黄豆_黄豆 中粒_中粒 中生_中生 G 緑豆 中粒 晩生 栽培 品種 0.04  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 0 02 0.03  F 4.5倍 0.01  0.02  T F 1.9倍 0.00  A B C D E F G H I J

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

栽培品種

区名N 施肥形態 _{N(orK)施肥量} Kg/10a g/pot*

（２） カリウム施肥

育苗ポット（6.5cm×6.5cm×6cm）に 対照区 硫酸カリ3 K₂SO₄ 3 0.04 硫酸カリ 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。 硫酸カリ9 K₂SO₄ 9 0.12 硫酸カリ15 K₂SO₄ 15 0.20 150 200  _地上部 100  150  Bq /k g 50  Cs   0  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

（３） 窒素施肥

・供試作物：ダイズ（エンレイ） 区名N 施肥形態 N(orK)施肥量 ・試験区 ・試験概要：育苗ポット （6.5cm×6.5cm×6cm）に 飯舘村比曽土壌（約 Kg/10a g/pot* Cont. 硝安 32000Bq/kg)を充填（120g) し、バイオトロン（30℃、 16h/8h)で18日間栽培。 地 部を採 後 硝安3 NH₄NO₃ 3 0.04 硝安9 NH₄NO₃ 9 0.11 硝安15 NH₄NO₃ 15 0 18 地上部を採取後、NaIで測 定。3反復。 硝安15 NH₄NO₃ 15 0.18 硝安30 NH₄NO₃ 30 0.37 硫安3 (NH₄)₂SO₄ 3 0.06 硫安15 (NH₄)₂SO₄ 15 0.30 硝酸Ca3 Ca(NO₃)₂ 3 0.11 硝酸 硝酸Ca15 Ca(NO₃)₂ 15 0.54 硝安3+K9 NH₄NO₃+K₂SO₄ 3+9 0.04+0.12 硝安15+K9 NH NO +K SO 15+9 0 18+0 12 ＊g/pot P t表面積当たりで算出 硝安15+K9 NH4NO3+K2SO4 15+9 0.18+0.12 Pot表面積当たりで算出 （参考） ダイズの施肥 ダイズの施肥 N‐P‐K＝3（+6追肥）‐9‐9kg/10a

（３） 窒素施肥

500  600  地上部 400  200  300  Bq/kg 100  0 

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

吸収促進 硫安＞硝安＞硝酸

Csの吸収促進：硫安＞硝安＞硝酸Ca

（４）根粒

137

_{Csを24時間吸収（RI試験）}

根粒 主根 像 主根 側根 （切片画像） （顕微鏡重合せ） 側根 （イメージングプレート）

400 600  800  kgd w （9月22日、ふくいぶき）

（４） 根粒

0  200  400  葉 葉柄 茎 莢 主根 側根 根粒 Bq /k 2.0  2.5  重 ） 佐須 小宮 0.010  0.012  0.014  圃場2 圃場1 0 5 1.0  1.5  根 粒（ 数× 重 0.004  0.006  0.008  移行 係 数 エンレイ 非着生 圃場1 ？ 0.0  0.5  0.00  0.02  0.04  0.06  0.08  根 移行係数（開花期） 0.000  0.002  圃場1 圃場2 移行係数（開花期） 根粒の着生（数×重）と移行係数

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

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

ダイズの放射性セシウム吸収について

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 現地圃場における放射性セシウム吸収経過

３

３ セシウム吸収メカニズムの検討

セシウム吸収メカニズムの検討

（１）

（１） 吸収

吸収

（２）

（２） 地下部から地上部への移行

地下部から地上部への移行

（参考） 137_{Cs：1000Bq/kg→2pmol/kg→2×10^‐9mmol/kg} セシウムは必須元素ではない なぜ吸収するのか？ （１） 133_{C 濃度} 0.001mM (0 137ppm) 0.01mM (1 37ppm) 0.1mM (13 7ppm) 1mM (137ppm) 10mM (1370ppm) （１） 133_Cs濃度 (0.137ppm) (1.37ppm) (13.7ppm) (137ppm) (1370ppm) 1/2Hoagland（－K） 10日間

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

（１） 吸収

イオン競合

重量 137_Cs γカウンター 137_C 2h

元素：Cs, K, Na, NH4, Ca

×

137_Cs 137_Cs 地下部

×

濃度：0.03, 0.3, 3, 30mM

元素：Cs K Na NH4 Ca

（１） 吸収

イオン競合

地下部の137_Cs濃度

元素：Cs, K, Na, NH4, Ca

×

濃度：0.03, 0.3, 3, 30mM

140 

地下部の137_Cs濃度 （基準溶液区を100） ₁₃₇ Cs 137_Cs

100 

120 

Cs

60 

80 

%

Cs

K

Na

20 

40 

Na

NH4

Ca

0 

0

10

20

30

Ca

mM

・Kとの競合でCs吸収は低下

（各イオン濃度）

（１） 吸収

_{前処理のK栄養条件}

137_Cs

K濃度：

137_Cs 137_Cs

0mM

1/1000倍

1/100倍

・_・ 薄 ・ ・ ・ ・ ・ ・

/

倍

1/10倍

1倍(3mM)

5倍

・ ・ ・ 137_Cs 2h ・

5倍

10倍

濃 137_Cs 137_Cs Cs 137_{Cs添加Cs添加 測定測定}

地 部 濃度

（１） 吸収

_{前処理のK栄養条件}

120 地下部の137_Cs濃度 （0mM区を100） 60 80  100  120  % 20  40  60  0  0mM 1/1000倍 1/100倍 1/10倍 1倍 5倍 10倍 生育時のK濃度 137_Cs 137_Cs 生育時のK濃度 137_{Cs 137} Cs Cs

・生育時の溶液K濃度が高い→Cs吸収抑制

6  葉/側根

（２） 地下から地上への移行

_{地上部/地下部比}

葉 2  4  葉/側根 葉柄 0  P K Ca Na Cs 4  6  葉柄/側根 茎 _莢 0  2  P K Ca Na Cs 6 主根 P K Ca Na Cs 2  4  6  茎/側根 側根 飯舘村小宮 0  P K Ca Na Cs 6  莢/側根 飯舘村小宮 9月15日 2  4  莢/側根 0  P K Ca Na Cs 圃場でも、Csは、P、K、Caと比べると地上に移行しにくい

（２） 部位間でK/Cs比の比較

_葉 25  _{福島県飯舘村} 9月5日 葉柄 茎 _莢 （開花期、圃場でのデータ） 20  9月5日 茎 _莢 10  15  K/ C s _主根 側根 根粒 5  根粒 0  葉 葉柄 茎 莢（子実含） 主根 側根

根（特に側根）は他部位より低い

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

K濃度が高まると C 吸収が抑制される

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

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 Kと同じ輸送体 （仮定） Cs Cs ③ （仮定） ② ② 一部は輸送されるが、 部は輸送されずに Cs ① 一部は輸送されずに、 側根に蓄積（仮定） Cs ① Cs ②

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

・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

２ 吸収 蓄積に影響する諸要因

子実内分布 →均

・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

・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

・なぜダイズか？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） 子房は脂質を貯めない？ ・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

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

溶液と体内のK/Cs比

ダイズ地上部のK/Cs比

K=138mg/39=3.5

水耕

Cs=3.8mg/133=0.027

K/Cs=

127

水耕 （1/2Hoagland+0.1mMCs） にて10日間生育

ダイズ地下部のK/Cs比

/

溶液中のK/Cs比

K/C 3 M/0 1 M

30

K=10mg/39=0.25mmol

Cs=1.4mg/133=0.01mmol

K/Cs=0 25/0 01=

25

K/Cs=3mM/0.1mM=

30

K/Cs=0.25/0.01=

25

部位 _{K Cs K/Cs} 地上 138mg/g (3.5mmol/g) 3.8mg/g (0.027mmol/g) 127 地下 10mg/g 1.4mg/g ₂₅ 地下 g/g (0.25mmol/g) g/g (0.01mmol/g) 25 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）

部位 K/Cs Ca/Cs Mg/Cs P/Cs 地上 127 (3 5/0 03) 34 (1 0/0 03） 12 (0 4/0 03) 105 (3 1/0 03) (3.5/0.03) (1.0/0.03） (0.4/0.03) (3.1/0.03) 地下 25 (0.25/0.01） 4 (0.04/0.01) 7 (0.08/0.01) 33 (0.3/0.01) 溶液 30 (3/0.1） 20 (2/0.1) 5 (0.5/0.1) 10 (1/0.1)

部位別の元素/Cs比

6 00 8.00  P/Cs 15 00 20.00  K/Cs 2.00 4.00  6.00  mg /1 00 g 5 00 10.00  15.00  m g /1 00g 0.00  2.00  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 0.00  5.00  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 12.00  0.80 6.00  8.00  10.00  g /100g Ca/Cs 0.40  0.60  0.80  /100g Na/Cs 0.00  2.00  4.00  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 m g 0.00  0.20  mg / 側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 K/C 側根に比べ 地上部で高い 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

8  P 50  _K 飯舘村小宮 9月15日

部位別の元素濃度

4  6  m g/ 100g P 20 30  40  m g/ 100g K 0  2  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 m 0  10  20  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 m 側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 20  25  30  00g Ca 1  2  0 g Na 5  10  15  mg /1 0 1  mg /1 00 0  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 0  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実 300 400  Cs 最大繁茂期（9月15日） 成熟期 100  200  300  Bq /k g 最大繁茂期（9月15日） 成熟期 0  側根 主根 葉 葉柄 茎 子実

体内のCs移動 元素Aと同じ輸送→A/Cs 定 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？ 移行・転流はどのように？？ Kは関与？？ 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？ 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？ 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？ ←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？ が 同じ？？ 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？？ 体内はどのような形で移動、蓄積？？

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 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 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 （Csも運ぶ） 低親和性 （Cs運ばない Kのみ） 42K/137Cs比でわかること_がある （Csも運ぶ） （Cs運ばない、Kのみ） 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？ がある？？ →高親和性をと通して吸収 Kと 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？

硫安、硝安 硝酸Ca ＋K 3.5  50.0  8.0  9.0  0.3  P K Ca Na ＋K 1.0  1.5  2.0  2.5  3.0  mg /1 0 0 g 20.0  30.0  40.0  mg /1 0 0 g 2 0 3.0  4.0  5.0  6.0  7.0  mg /1 0 0 g 0 1 0.1  0.2  0.2  mg /1 0 0 g 地上部 0.0  0.5  0  200  400  600  0.0  10.0  0  200  400  600  0.0  1.0  2.0  0  200  400  600  0.0  0.1  0  200  400  600  3.5  35 0 40.0  _{4.5  8.0}  地上部 1.0 1.5  2.0  2.5  3.0  mg /1 0 0 g 10 0 15.0  20.0  25.0  30.0  35.0  mg /1 0 0 g 1.5  2.0  2.5  3.0  3.5  4.0  mg /1 0 0 g 3.0  4.0  5.0  6.0  7.0  mg /1 0 0 g 0.0  0.5  1.0  0  500  1000  1500  2000  0.0  5.0  10.0  0  500  1000  1500  2000  0.0  0.5  1.0  0  500  1000  1500  2000  0.0  1.0  2.0  0  500  1000  1500  2000  地下部 Cs（Bq/kg)（ q/ g)

競合

競合

養分の 吸収経路

競合

セシウム

競合

ダイズ

タンパク質、脂質が豊富

圃場内の放射性セシウム

5m ・ ・ ・ ・ ・ ・ 2.5m ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 小宮圃場 平均値 平均値 18608Bq/kg 最大値 23757Bq/kg 23757Bq/kg 最小値 10744Bq/kg