ナ トリウムの有用性に関する比較植物栄養学的研究

7 5 21998

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‑ 7 5 近畿大学段学部紀要 第31号 A

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総 合 論 文

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ナ トリウムの有用性に関する比較植物栄養学的研究

e 高橋英一,前嶋一宏

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緒 iii 体中のナ トリウム浪度はカ リウムに匹敵す る高 さで あ り,ナ トリウムは カ リウム とともに動物の 多丑必 ナ トリウムはカ リウム とともに,土壌の主要な一 須元来であ る｡ この ような違 いがあるため,草食動 価アルカ リカチオン として存在 している｡土壌溶液 物は必要iB:のナ トリウムを草か ら得 られない とい う 中のナ トリウム浪度 は,温帯地域 では

の範囲にあ り,カ リウム よ り高いのか普通であ る｡

問題が生 じる｡

しか し植物の中には,塩類濃度が高い土壌 に 自生 ところが植物中のナ トリウム濃度は,多 くの場合, し,カ リウム よ りは るかに多 くのナ トリウムを含ん カ リウムの1分の 1以下 とい う低 さであ る l

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てカ リウムが多E3:必須元素であ るのに対 して,ナ ト に もナ トリウム塩 の施用効果が認め られているもの era / han cr

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リウムは 多丑必須元素 にな っていない｡一方,動物 (サ トウダイコンBeavt sv . sacc でい る特殊 な種頬 (塩生植物)があ る

1 ㌧

また作物 0

8

5 _{高橋英一 ･前略一宏}

な ど)があ り,その効果はカ リウムの供給が制限 さ れている場合に現れやすいことも知 られているト 1 7. 特定の植物種 に対 して,特定の環境下で生育に良好 な影響 を及ぼす元素は ｢有用元素｣ と呼ばれ るが, ナ トリウムは この定義 にあてはまる元来である｡

本研究は,作物 に対するナ トリウムの有用性につ いての知 見を深め るために , (1)ナ トリウムの カ リウム代替効果の作物種間差異 , (2)ナ トリウム の吸収移行性の作物種間差異 , (3)ナ トリウムの 効果の認め られ る作物の スク リ一二 ソグ, (4)作 物のナ トリウム吸収バ ターン と生育効果 との関係, について検討 を行 った ものであ る｡以下 に,それ ら の成果の概要を報告する｡

ナ トリウムの カ リウム代替性の作物種間差異

餐分の少ないマサ土 を用い,カ リウム以外の肥料 成分は常法通 り施 したポ ッ ト試験 をガラス室内で契 施 した｡ カ リウムの施肥 レベルは,標準,標準品の

ソソウに劣 るもののオカヒジキ (Fig.2,B),マツ バポ タソ ( Fi. , ,オオムギ g 2 C) ( g 2 D)Fi. , ,キク ナ ( Fig.2,E),ホウ レンソウ ( Fig.2,F) もカ リ ウム不足条件下で与 えられたナ トリウムをよ く吸収

し,ナ トリウム とカ リウムの地上部吸収I Tiの和はナ トリウムを与 えられなかった もの よ り増大 し,それ が生育丑に反映 した｡ これに比べて コムギ (Fig.2,

G)

のナ トリウム吸収性は小 さ く,さらに トウモ ロ コシ ( Fig.2,H), ヒユナ (Fig.2,I)では与 え ら れたナ トリウムをほ とん ど吸収 しなか った｡

フ ダンソウ,オカヒジキ,マツバボ タン,キクナ, ホウ レンソウに見 られたナ トリウムの効果の大部分 は,ナ ト｣ウムの浸透庄作出作用 (これは植物の吸 水力あるいは保水力に関わる)にあると考 えられる｡

それは これ らの作物 においてナ トリウム吸収 に伴い 含水率が上昇 していることか ら推察で きる( Fig.3)｡ これに対 しナ トリウム吸収性の乏 しい コムギ, トウ モ ロコシ,ヒエナでは含水率の増加は全 く認め られ なかった｡

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5,無施用の

4

段階 とし,これにカ リウム減

2

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1

なおカ リウムを施用 しなかった場合ナ トリウムは

益分をナ トリウムで補 ったナ トリウム施用系列を加 ヒユナの枯死 を防いだが,これは浸透正作出作用 と え,全部で 7試験区 (各区 3反復)を設け,ナ トリ は別のナ L.)ウムの効果の可能性 があ る｡CJ‑植物 ウムの カ リウム代替性 を 9種類の作物 について比較 のあるものにはナ トリウムが散見必須元来であると

7

㌧ ヒユナは

C

4一植物 であ り, ヒユ i l rcoor hu

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の報告 があ る

6

ナ と同属のハゲイ トウ (Ama st )の生 検討 した｡ (詳細は参考文献 5の 5‑ 7頁を参照) 0

生育 (地上部新鮮重)に対するナ トリウムの効果

h to 育に対 してナ トリウム欠乏症 が Ma

て認め られている｡ この ような特異性が ヒユナに も ら8)に よっ 紘,作物 の種間で大 きな差異が認め られた ( Fig.1)｡

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その効果の最 も著 しいのはフダソソウ (

)で,カ リウム減益分 をナ トリウムで補 う

と新鮮重は低下せず,む しろ若干増加 した｡オカヒ しれない｡ またオオムギの含水率がナ トリウムの施 iL

vcr cca. あ り,それがカ リウム不足下で顕著に現れたのか も ジキ,( Sb akma )マツバボタン (P loru

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用 によって,生育に対す る効果に見合 うほ ど高 まっ ていないが, これはイネ科の薬の組織が葉菜類 と異 なっているためではないか と思われる｡

Sipna ,キクナ ,ホウレンソウ ( lu

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oeracea)もカ リウム減丑 に伴 う生育低下はナ トリ

ウム施用によって大幅に軽減 された｡ この ようなナ も大 きかったフダンソウは,浸透圧作出のため一価 ここで供試 した作物の中でナ トリウムの効果が最 ivu

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トリウムの効果は,コムギ ( m a m)で アJ Lカ リカチオソの要求丑が もともと高 く,それが/ Ze

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もある程度認め られたが,トウモ ロコシ ( ama とヒユナ (Amam isma )では全 く見ら

)

ys ナ トリウム施用効果に反映 した可能性がある｡そこ

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で,カ リウム とナ トリウム を等 ミリモル与 えた

1 K+1

区を基準 に,その 2倍 K+Na), 3倍 れなかった｡ただ しヒユナでは,カ リウム もナ トリ

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,4倍 (2K+2

のに対 し,ナ トリウムを施用す ると生育は著 しく低 3Na)を与 えた 5処理 区 を設 けて同様 な栽培試験

2

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ウム も施用 しなか った場合,途中ですべて枯死 した ), 6倍 (3K+

下 した ものの外観は正常であ った｡ を行 った｡ その結果 は基準品の

3

倍

( 3 / 2 K + 3 / 2

この ようなナ トリウムの効果の差異の原田は,作 Na)までは生育品 も一 価アル カ リカチオソ,特 に 物 のナ トリウム吸収性 の違 いにあ るこ とが Fi g.2, ナ トリウムの吸収丑が増加 した｡ この ことか らフグ A〜Ⅰか ら推察で きる｡ フ ダンソウのナ トリウム施

用系列では,カ リウムの不足を補 うようにナ トリウ ナ トリウムの吸収丑は全ての処理区で カ リウムよ り ソソウは一価アルカ リカチオ ンの要求E tが高いが,

17.

多か った ( 倍)ので,フダン ソウは浸透圧 部吸収虫の和はカ リウム標準施用区 (対照) よりも の作出にはナ トリウムを好んで利用する作物であ る 増大 し,それが生育見に反映 した ( Fi. ,g 2 A)フダ と考 えられた ( g 4｡Fi. )

ムを街掻的に吸収 し,カ リウム とナ トリウムの地上 I6‑.

ナ トリーLJムの有川性 に関 す る比較 航物火脚 f't研'E J f 59

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ナ トリウムの有用性 に関する比較植物栄架的研究

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4

6 高橋英一 ･前略一宏

ナ トリウムの吸収移行性の作物種間差異

先の実験結果か ら,地上部の生育Liに対す るナ ト リウムの効果の作物槻間差異は,地上部のナ トリウ ムの吸収丑 と開陳があ るこ とがわか った｡ そ こで こ の差異 が収の吸収性 に よるものか,地上部 への移行 性 によるものかを明 らかにす るために水耕試験 を行

,+K‑Na

った｡試験 は , ‑K‑Na,‑K+Na, +K+Naの 4処理 lヌ二を設 け, 4種 類 の イネ科 作物 イネ (07yZaSaliva),オオムギ, コムギ, トウモ ロ コシ とインゲン (PhaseolusvtJgaris) を供試 した｡

2

】

(試験方法については文献 5の3‑3頁 を参照) N

‑ この実験 では +K

の差 は カ リウムの効 果 に相 当 し,‑K+Na区 と‑

a区 とIK‑Nar.Fの新鮮重 N

‑

K arx‑.の差はナ トリウムの効果 に相 当す るため, K+Na K+NaK+NaK+Na K+N

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8

その効果の比はナ トリウムの カ リウム代替率 とみな す こ とがで きる｡ ナ トリウムの施用効果が股 も大 き か ったのはオオムギで,代替率は7%,ついで イネ

5 8

の4%, コムギの1%で, トウモ ロコシお よび イソ ゲ ソで は ナ トリウム の効 果 は認 め られ な か った N b bdaasore,

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示 す とお りであ る｡ ナ トリウムの地上部 収部沸度 これ らの結果か ら,ナ トリウムの地上部 への移行率

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6 g.

7 04. ( 5

06. 3 03.

比 は, カ リウム施用下 においては,オオムギ イネ ,コムギ , トウモ ロコシ , インゲ ン であ った Fi ｡ また, カ リウム無施川

0

2 .,

には大 きな威間差異があ るこ とがわか った｡ すなわ ち, トウモ ロコシお よび インゲンでは, カ リウム施 用の有無 にかかわ らず根部 が吸収 したナ トリウムは

5

ナ トリウムのli目J性 に[;Xす る比輯柄杓柴 用的 餅'l JTE 6 C.

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mM,I mM と段階的に低下 させていった場 合の,

部に送 られた｡ ナ トリウムの吸収 と生育への彫廿について検討を行

この ように地上部のナ トリウムの浪度差は,般部 った (ナ トリウム施 用 rF.の ナ トリウム濃 度 は I での選択吸収性 よ りも地上部への移行性の追 いに原 mM)0

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供試 した イネ科作物U)巾で, イネは培盛液中の カ リウムの市無 によってナ トリウムの吸収移行性が大 きな彩管を受け るという特 則 性を示 した｡そ こでさ

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ウムが施用 されない と地上部へナ トリウムが 多品に nt K ds

地上部にほ とん ど移行 しなかった｡ コムギ も移行率 は小さいが,カ リウムが施用 されない とややJY'.加 し た｡ これに対 しイネでは,カ リウムが施用 され ると ナ トリウムの移行率は コムギ と変わ らないが,カ リ

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その結果,イネは カ リウム吸収血の減少を補 うよ ナ トリウムの効果の認め られる うにナ トリウムを吸収することによって,生育の低 作物のスク リーニング

下 を抑 えていた Fi

ウムの淡度の上昇は,根か ら吸収 されたナ トリウム g.

( 8)｡ また,地上部 のナ ト｣

これまでの実験結果か ら,カ リウム不足時のナ ト の地上部 への移行率が増加 した ことによっていた リウムの効果は作物の機類によって著 しく異なるこ とがわかったが,ここではさらに多 くの種頬の作物

Bl r 7

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Fi ｡ さらに根,樺 ,集鞘 ,黄身,穂 各部位の

ナ トリウム ･カ リウム含有品の比は,培頚液中のカ について検討 した｡供試作物はハ'/サ イ

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以上アブラナ糾),オオムギ

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0

た (試験方法については文献 5の5‑5頁を参照 )｡

4

2

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アブラナ料の作物の生育に対するナ トリウムの効 果は大 きく,ナ トリウムの カ リウム代替率はハ クサ イ1 %,ナ ンケンサ イ1 %,カ71 %, ノザ ワ

8

リウムの効果が認め られた (Fi

ナでは78%,キ ャベ ツでは58%の代替効果があった｡

6

ナ9%で,カ リウム と同等あるいはそれ以上のナ ト

1 1 / 2

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^{g.ll)｡ また コマ ツ}

K (mM) /プラナ科以外の作物では,オオムギが7%8 と大 き か った｡ これに対 して トマ ト, レクスではそれぞれ

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1%,1%と小 さ く, イナ ゴとヒユナではナ トリウ ムの代替効果は全 く認め r)れなか った｡

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9 ナ トリウムの有用性に関する比較植物紫衣的研究 6

いには地上部のナ トリウム吸収丑の違 いがよ く反映 作物のナ トリウム吸収パターンと している｡効果の大 きかったアブラナ糾 6種頬の作 生育への効果 との関係

物 とオオムギは,カ リウム吸収iB:の低下 をナ トリウ

g.

(Fi A)｡ フダンソウ とキクナは,カ リウムの 2倍近 これまで供試 した2種の作物 をナ トリウムの吸収 特性によって分頬 し,生育への効果 との関係を検討

した ｡

0

(mmol)の比率 を比較 した

2 / る｡ それは Fi 2に示 す ように,これ らの作物 で

はカ リウム不足時にナ トリウムを与 えると含水率が ソウはカ リウム と等丑のナ トリウムを,チ ソゲソサ 上昇することか らうかがえる｡ イ,マツバボタン,オオムギ,ノザワナ,ハクサ イ,

コマ ツナ,キ ャベ ツ,カフは カ リウム丑の 1ない 1

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し2 のナ トリウムを吸収 した｡ これ らに対 し, レ タス, トマ ト,ヒユナ,コムギ,イネ,イチ ゴ,イ ンゲン, トウモ ロコシのナ トリウム吸収立はカ リウ

5 / 3 B, 0 2 / i 1g.

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ムの1 ない し1 に過 ぎなかった｡

はカ リウムを施用 しなか った場合の吸 bage

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ムを吸収することで補 っていた｡ トマ ト, レタスも わずかではあるがナ トリウムの吸収増加があ り,生 育に若干の寄与を していた｡ しか し,効果のみ られ

なかったイチ ゴ,ヒユナではほ とん どナ トリウムが カ リウム とナ トリウムを等モル施用 した場合,作 吸収 されなか った｡ナ トリウムの代替効果が大 きか 物 に よる両者の吸収丑

った作物は,カ リウムの不足を補 うため,ナ トノウ ところ,大 き く3つの タイプに分頬 された ムを吸収 して浸透圧の作出に使 っていると考 えられ

いナ トリウム丑 を吸収 した｡オカヒジキ,ホウ レン

収比率を示 した もので,多 くの作物ではカ リウムを 施用 した ときに比べてナ トリウムの吸収丑が増加 し た｡ナ トノウムの吸収丑の 多い作物はカ リウムの 5 倍丑以上のナ トリウムを吸収 している｡ ところがナ

トリウム吸収丑の少ない作物は 3つのパ ターンに分 かれた｡すなわち,ナ トリウムの吸収iii･がカ リウム の約 4倍 とな った作物 (イネ),1.6倍か ら0.8倍 に

ほ とん ど増加 しなかった作物 (トウモロコシ,イン ゲン)である｡

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高橋英‑ ･前鵬一宏

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ナ トリウムの有用性に関する比較植物紫衣的研究 71

これ らの結果か ら,供試 した

2

種の作物 におけ る ナ トリウムの吸収バ ターソを5つに分類することが

0

性 と関係があるのかを明 らかにするために行 った｡

供訳 した作物はアカザ科 Ch iaceae) 3種 (フ ダンソウ,オ カヒジキ,ホウ レソ ソウ),スベ

d enopo ( で きる ( e1 TyeI:カ リウム施用の有無

に関わ らずナ トリウムをカ リウム以上 に吸収するも p

)⁰ l b a T

リヒユ料 (Poruactlaceae)1億 (マツバボ タン), アブラナ料 (Brassicaceae) 6種 (ハ クサ イ,チ ソ の,Ty

り吸収 し,カ リウム不足時にナ トリウム吸収性が著 ゲソサ イ,カブ,ノザワナ, コマツナ,キ ャベツ),

Ⅱ

pe :カ リウム施用時のナ トリウムをかな しく大 き くな る もの,Ty Ⅲaカ リウム施用時の

ナ トリウムをわずか しか吸収 しないが,カ リウム不 ギ, トウモロコシ),キク科 :

pe イネ科 (Gramineae)4種 (オオムギ,イネ,コム )

2

種 (辛 teraceae

( t n

クナ, レタス),ナス料 ( )1種 (

S loanaceae Amwa )1種

As haceae

足時にナ トリウム吸収性が著 しく大 き くなるもの, (トマ

Ty Ⅶbカ リウム施用時のナ トリウムをわずか し か吸収 しないが,カ リウム不足時にナ トリウム吸収

:

pe ^ト),ヒユ料 (ヒユナ),バ

saceae Ro ) 1感 の有無に関わ らずナ トリウムをほ とん ど吸収 しない あ った｡

( ,Ty

性 が若干大 き くな る もの pemc:カ リウム施用

ラ科 (イ チ ゴ ), マ メ 料

0

(イソゲソ)の

9料2

種 で noseae

mi )1種 Legu

( ものである｡ また

2

機構の作物 においてナ トリウム

の吸収性 と生育への効果の関係を明 らかにす るため に,カ リウムを与 えずにナ トリウムを与 えた場合の 地上部のナ トリウム/ か )ウム含有品比率 とナ トリ ウ ム の カ リウ ム 代 替 率 との 関 係 を 示 した の か

0

4であ る｡ これか らカ リウムに対す るナ トリ i 1g.

F

% 0 これ らの中でナ トリウムの カ リウム代替率が5 以上の作物は13種で,アカザ料,スベ リヒユ科,ア ブラナ料の全ての感 と,イネ科のオオムギ とイネ, キク科のキ クナが これに含まれていた｡アカザ料, スベ リヒユ料には耐塩性の強い ものが多いが,それ がナ トリウムの要求性に反映 しているようである｡

ウムの代替率は,作物地上部のナ トリウム吸収性 に アブラナ料 も供試 した

6

種類の作物 すべてがナ トリ 比例 して大 きくなることがわかる｡ ウムに反応 したが, これはアブラナ料の もつ特性か

も しれない｡ これに対 して イネ科 とキ ク科では種 に yidnex

it l i R lepaceab

よって大 きな違 いがみ られた｡両者 とも多数の種 を Naf Kor

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6

1

含む大 きな料 であ り,その中には テンツキ

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, イネ科),ウラギ ク (As

0 2

1

^um,キ ク科)な どの塩生植物 が存在 していること

が知 られている

1

㌧ 本研究の結果か らも,両村では ナ トリウムに対する生理的反応に科内分化がおこっ

0 0 0 0 0 8 6 4 2

ているように思われる｡

ナ トリウムによる生育促進効果 と地上部のナ トリ ウム含有丑 との間には比例関係が認め られ また生 育丑の増加 には含水丑の増加が伴 った｡ これ らの こ とか らナ トリウムは,作物体内でカ リウムの代わ り に浸透圧 を作出することによって,作物の保水‑刀, 吸水 ノJに寄与 し,生育に貢献 していると推察 された｡

さらに根部か ら地上部へのナ トリウムの移行性に大

2 1

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0 1 8 6 4 0 2

2 0

‑

NaノK atio きな種間差異が認め られ これがナ トリウムの施用 効果の撞間差異の主要な原田にな っていることが明

らかになった｡

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要 約 謝 辞

ナ トリウムは植物の必須元素にはなっていない｡ 本論文 の 内容は 日本土壌肥料学 会関西支部 試演

2

しか し,植物の中にはナ トリウムを吸収することに 会,平成 7年 11月(松江市)および平成 8年

1

月(松 よって生育の よ くな るものがあ り,その効果はカ リ 山市)において 口答発表 した｡ また一部は 日本土壌

3 6 8

肥料学雑誌

6

巻

4

号

3

られている｡本研究は,ナ トリウムの施用効果が ど 表 した｡本研究は平成

7

年度近畿大学学 内助成金の の ような作物 に認め られ それが どの ような朱雀特 助成を得た｡

8 7 6 3

‑ 貢 ( 1 9 9

年

8

月)に発 ウムの供給が十分でない ときに現れやすいことも知

高橋英一 ･前場一宏

文 献

)高橋英一 :生命に とって塩 とは何か,農文協 1

M.HARMERan .

( 7) 2)P dE BENNE lS ,6, 3)串崎光男,質 田環 :北海道飽託報,8 ,4‑51(

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1 9 1 i cence 7 Sio

4 : J

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) 4 6 9

4 6 p.

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d 4)GW.OOKE

yL woo dS ,L n(

5)前鵬一宏 :修士論文 (近攻大学),ナ トリウムの有用性 d

ono on dan k oc C C bros

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WNELL,:Sdoiuma ne sa ssentilamicronuret tin metfrhherp (^Atr ^{xv . Pl}

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8)TMATOH,DOHTA, TAKAHASHIpl tC Ph Ry ,1 ‑12(

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0 7 (受理 :199年 9月3 gf Ma mumYilor xi e iizn

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in :

) 2 7 9 1 1997) (

D, N A に関す る比較植物先攻学的研究 6)P..FBRO

) 6 8 9 1

) 5 6 9 )

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