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論文

Role of filamentous fungi in migration of radioactive cesium in the Fukushima forest soil environment

大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 難波 謙二*; 根田 仁*; 佐々木 祥人; 新里 忠史; 渡辺 直子*; 小崎 完*

Environmental Science; Processes & Impacts, 21(7), p.1164 - 1173, 2019/07

福島第一原子力発電所事故により降下した放射性セシウム(以下、Csとする)の挙動及び関連する放射線学的影響は、表層土壌から森林生態系へのCsの移動性に大きく関係する。本研究では、福島県飯舘の森林で採取した野生きのこ子実体へのCs蓄積量を測定した。土壌から野生きのこ子実体へのCs移行係数(TF)は10$$^{-2}$$から10$$^{2}$$の間であった。この範囲は、チェルノブイリ事故後にヨーロッパのきのこについて報告された値、及び核実験降下物に対する日本のきのこについて報告された値の範囲と類似していた。野生きのこのTF値と、704種類のきのこ菌糸をCsを含む栄養寒天培地で生育したときのTF値とを比較したところ、野生きのこのTF値の方が低かった。寒天培地に1重量%の鉱物(ゼオライト等)を加えたところTFは0.1以下になった。添加した鉱物がきのこによるCs吸収を低下させることが明らかとなった。

論文

Mineralogical control of the size distribution of stable Cs and radiocesium in riverbed sediments

田中 万也; 渡邊 直子*; 山崎 信哉*; 坂口 綾*; Fan, Q.*; 高橋 嘉夫*

Geochemical Journal, 52(2), p.173 - 185, 2018/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:29.42(Geochemistry & Geophysics)

福島県の山木屋(川俣町)と黒岩(福島市)において河川堆積物を採取し、粒径別の化学組成及び鉱物組成の分析を行った。セシウムを含むアルカリ元素の粒径分布は鉱物組成をよく反映していた。山木屋地点では$$^{133}$$Csと$$^{137}$$Csが同様の粒径分布を示し、シルト画分から砂画分にかけて濃度が低下した。シルト画分ではセシウムが粘土鉱物に固定されているものと考えられる。一方、黒岩地点では細粒砂・中粒砂画分において$$^{133}$$Csと$$^{137}$$Csの濃度が最も低く、粗粒砂・極粗粒砂画分において高い濃度を示した。これらの粗粒砂画分には風化黒雲母の粒子が肉眼で観察されており、こうした風化黒雲母にセシウムが固定されていると考えられる。山木屋と黒岩は対照的な結果を示したが、それぞれ地点において安定及び放射性セシウムの粒径分布が鉱物組成をよく反映していることが示された。

論文

Ligand exchange adsorption and coordination structure of Pd on $$delta$$-MnO$$_{2}$$ in NaCl solution

田中 万也; 田中 雅人*; 渡邊 直子*; 徳永 紘平*; 高橋 嘉夫*

Chemical Geology, 460, p.130 - 137, 2017/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:62.26(Geochemistry & Geophysics)

深海海洋底に存在する鉄マンガン団塊・クラストにはPdが海水に比べてかなり濃集していることが知られている。しかし、こうしたPdの濃集機構はこれまでほとんど研究されてこなかった。そこで本研究ではX線吸収微細構造法を用いて鉄マンガン団塊・クラストの主要構成物質であるマンガン酸化物へのPd吸着機構を調べた。その結果、海水を模擬したNaCl水溶液中では塩化物錯体(Cl配位)であるPdはマンガン酸化物表面に吸着する過程で酸素配位に変化することが明らかとなった。さらに、マンガン酸化物表面に吸着したPdは単核二座配位と二核二座配位の2種類の内圏型錯体を形成することが分かった。これら2種類の内圏型錯体の形成は密度汎関数理論を用いた量子化学計算の結果からも支持された。こうした内圏型錯体の形成は、マンガン酸化物-NaCl水溶液間のPd吸着実験から得られた分配係数が大きいことと調和的であると言える。

論文

Simultaneous recovery and separation of rare earth elements in ferromanganese nodules by using ${{it Shewanella putrefaciens}}$

藤本 潤*; 田中 万也; 渡邊 直子*; 高橋 嘉夫*

Hydrometallurgy, 166, p.80 - 86, 2016/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:82.56(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

本研究では、鉄還元菌を用いた鉄マンガン団塊からの希土類元素回収法について検討を行った。本研究の特長は鉄マンガン団塊の分解と回収が一つの水溶液系において実現できることである。乳酸ナトリウムを電子供与体として鉄還元菌を嫌気的雰囲気下において培養し、鉄マンガン団塊を還元溶解させた。その結果、鉄マンガン団塊の溶解に伴って水溶液中に放出された希土類元素が再度鉄還元菌の細胞表面に吸着することが確認された。pH7の0.5M NaCl溶液を用いた際に希土類元素の吸着量が最大であった。

論文

Root endophytic bacteria of a $$^{137}$$Cs and Mn accumulator plant, ${{it Eleutherococcus sciadophylloides}}$, increase $$^{137}$$Cs and Mn desorption in the soil

山路 恵子*; 長田 賢志*; 春間 俊克*; 大貫 敏彦; 小崎 完*; 渡辺 直子*; 難波 謙二*

Journal of Environmental Radioactivity, 153, p.112 - 119, 2016/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.78(Environmental Sciences)

$$^{137}$$CsとMnを濃集する植物の根内生菌の役割を解明するため、463種類の根内生菌を分離し、シデロフォア排出能を調べたところ、107種が認められた。そのうち8種類の菌を用いて放射性Cs汚染土壌からの元素の溶出を調べた結果、$$^{137}$$CsとMnの溶出がFeとAlの脱離とともに進行することを明らかにした。この結果から、福島における植物への放射性Cs濃集には根内生菌が重要な役を理を担っていることが明らかとなった。

論文

Effect of minerals on accumulation of Cs by fungus ${{it Saccaromyces cerevisiae}}$

大貫 敏彦; 坂本 文徳; 山崎 信哉*; 香西 直文; 塩津 弘之; 宇都宮 聡*; 渡辺 直子*; 小崎 完*

Journal of Environmental Radioactivity, 144, p.127 - 133, 2015/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.18(Environmental Sciences)

酵母へのCsの吸着に関して、培地中に存在する鉱物の影響を調べた。その結果、鉱物の存在は酵母へのCsの濃集を阻害した。鉱物へのCsの分配係数を調べた、分配係数が大きな鉱物の存在により、酵母へ濃集したCs濃度は少なかった。この結果から、酵母は、鉱物と競合してCsを濃集している。

論文

Dipole tracer migration and diffusion tests in fractured sedimentary rock at Horonobe URL

田中 真悟*; 横田 秀晴; 大野 宏和; 中山 雅; 藤田 朝雄; 瀧谷 啓晃*; 渡辺 直子*; 小崎 完*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05

In-situ dipole tracer migration tests were conducted at the G.L.-250 m gallery of the Horonobe URL. Laboratory experiments were also conducted to determine the apparent diffusivity (${{it D$_{a}$}}$) and sorption coefficients (${{it K$_{d}$}}$) of cesium and water (HTO) in the rock taken at the gallery to evaluate the performance of Wakkanai formation as natural barrier. The breakthrough curves of non-sorbing tracer (Uranine) obtained at the in-situ dipole tracer migration tests were well described by a dual-channel model in which one-dimensional advection dispersion was taken in account. This suggests that the tracers migrate through at least two different pathways in the fracture. The breakthrough curves also indicated that the peak concentration of the sorbing tracer (cesium) was much smaller than that of the non-sorbing tracer (Uranine), suggesting that the Wakkanai Formation has a high sorptive and low diffusive properties for cesium. The ${{it D$_{a}$}}$ value obtained for cesium was about 3E-12 m$$^{2}$$/s, which is significantly smaller than that of water (3E-10 m$$^{2}$$/s), and the ${{it K$_{d}$}}$ value of cesium was determined to be about 5E-2 ml/g.

論文

$$^{52}$$Fe translocation in barley as monitored by a Positron-Emitting Tracer Imaging System (PETIS); Evidence for the direct translocation of Fe from roots to young leaves via phloem

塚本 崇志*; 中西 啓仁*; 内田 博*; 渡辺 智; 松橋 信平; 森 敏*; 西澤 直子*

Plant & Cell Physiology, 50(1), p.48 - 57, 2009/01

 被引用回数:58 パーセンタイル:10.06(Plant Sciences)

The real-time translocation of iron (Fe) in barley (${it Hordeumvulgare}$ L. cv. Ehimehadaka no.1) was visualized using the positron-emitting tracer $$^{52}$$Fe and a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). PETIS allowed us to monitor Fe translocation in barley non-destructively under various conditions. In all cases, $$^{52}$$Fe first accumulated at the basal part of the shoot. Fe-deficient barley showed greater translocation of $$^{52}$$Fe from roots to shoots than did Fe-sufficient barley. In the dark, translocation of $$^{52}$$Fe to the youngest leaf was equivalent to or higher than that under the light condition, while the translocation of $$^{52}$$Fe to the older leaves was decreased, in both Fe-deficient and Fe-sufficient barley. This suggests the possibility that the mechanism and/or pathway of Fe translocation to the youngest leaf may be different from that to the older leaves. When phloem transport in the leaf was blocked by steam treatment, $$^{52}$$Fe translocation from the roots to older leaves was not affected, while $$^{52}$$Fe translocation to the youngest leaf was reduced. We propose a novel model in which root-absorbed Fe is translocated from the basal part of the shoots and/or roots to the youngest leaf via phloem in graminaceous plants.

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,24

井戸村 泰宏; 吉田 麻衣子; 矢木 雅敏*; 田中 謙治*; 林 伸彦; 坂本 宜照; 田村 直樹*; 大山 直幸; 浦野 創; 相羽 信行; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 84(12), p.952 - 955, 2008/12

2008年の秋季に、ITPAに関する6つの会合(「輸送と閉込め物理」,「周辺及びペデスタル物理」,「MHD安定性」,「統合運転シナリオ」,「高エネルギー粒子物理」,「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」)が開催された。前回までのグループが再編成されグループ名も改称されるとともに、新議長,新副議長が就任し、各国の委員も更新された。各会合の詳細と次回会合の予定(開催日程,場所)等を報告する。

論文

Deoxymugineic acid increases Zn translocation in Zn-deficient rice plants

鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 井上 晴彦*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; 中西 啓仁*; 森 敏*; 西澤 直子*

Plant Molecular Biology, 66(6), p.609 - 617, 2008/04

 被引用回数:84 パーセンタイル:5.95(Biochemistry & Molecular Biology)

Rice secretes Deoxymugineic acid (DMA) in response to Fe deficiency to take up Fe in the form of Fe(III)-DMS complex. In contrast with barley, the roots of which secrete DMS in response to Zn deficiency, the amount of DMA secreted by rice roots was slightly decreased under conditions of low Zn supply. There was a concomitant increase in endogenous DMA in rice shoots, suggesting that DMA plays a role in the translocation of Zn within Zn-deficient rice plants. The expression of ${it OsNAS1}$ and ${it OsNAS2}$ was not increased in Zn-deficient roots but that of ${it OsNAS3}$ was increased in Zn-deficient roots and shoots. The expression of ${it OsNAAT1}$ was also increased in Zn-deficient roots and dramatically increased in shoots; correspondingly, HPLC analysis was unable to detect nicotianamine in Zn-deficient shoots. The expression of ${it OsDMAS1}$ was increased in Zn-deficient shoots. Analyses using the positron-emitting tracer imaging system (PETIS) showed that Zn-deficient rice roots absorbed less $$^{62}$$Zn-DMA than $$^{62}$$Zn$$^{2+}$$. Importantly, supply of $$^{62}$$Zn-DMA rather than $$^{62}$$Zn$$^{2+}$$ increased the translocation of $$^{62}$$Zn into the leaves of Zn-deficient plants. This was especially evident in the discrimination center (DC). These results suggest that DMA in Zn-deficient rice plants has an important role in the distribution of Zn within the plant rather than in the absorption of Zn from the soil.

論文

Application of real time PCR for the quantitative detection of radiation-induced genomic DNA strand breaks

山内 恵美子*; 渡辺 立子; 及川 美代子*; 藤本 浩文*; 山田 明徳*; 斎藤 公明; 村上 正弘*; 橋戸 和夫*; 土田 耕三*; 高田 直子*; et al.

Journal of Insect Biotechnology and Sericology, 77(1), p.17 - 24, 2008/02

PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法を用いて、Cs-137$$gamma$$線照射によるpBR322プラスミドDNAの両方の鎖それぞれに生じた1本鎖切断の収率を測定する方法を確立した。本研究では、PCRによる増幅を経時的に測定することで、増幅率をreal-time PCRがDNA切断数の収量の絶対値測定に応用・有用であることを初めて示した。この方法によるSSB収率の実験結果は、モンテカルロシミュレーションによる計算結果と非常によい一致を示したことによっても実証された。

論文

Mutational reconstructed ferric chelate reductase confers enhanced tolerance in rice to iron deficiency in calcareous soil

石丸 泰寛*; Kim, S.*; 塚本 崇志*; 大木 宏之*; 小林 高範*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; 中西 啓仁*; 森 敏*; et al.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104(18), p.7373 - 7378, 2007/05

 被引用回数:97 パーセンタイル:5.76(Multidisciplinary Sciences)

Fe deficiency is a worldwide agricultural problem on calcareous soils. Rice plants use a well documented phytosiderophore-based system to take up Fe from the soil. Rice plants are extremely susceptible to low-Fe supply, however, because of low phytosiderophore secretion and low Fe$$^{3+}$$ reduction activity. A yeast Fe$$^{3+}$$ chelate-reductase gene ${it refre1/372}$, selected for better performance at high pH, was fused to the promoter of the Fe-regulated transporter, ${it OsIRT1}$, and introduced into rice plants. The transgene was expressed in response to a low-Fe nutritional status in roots of transformants. Transgenic rice plants expressing the ${it refre1/372}$ gene showed higher Fe$$^{3+}$$ chelate-reductase activity and a higher Fe-uptake rate than vector controls under Fe-deficient conditions. Consequently, transgenic rice plants exhibited an enhanced tolerance to low-Fe availability and 7.9x the grain yield of nontransformed plants in calcareous soils.

論文

$$^{52}$$Fe translocation from the roots to the ear of rice using a Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS)

塚本 崇志*; 中西 啓仁*; 渡辺 智; 松橋 信平; 西澤 直子*; 森 敏*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 124, 2007/02

鉄は植物に必須な元素であるが、イネ中での移行、特に根で吸収された鉄の穂への移行については不明な点が多い。そこで、イネの穂への鉄の移行経路を明らかにするために、$$^{52}$$Feを用いたポジトロンイメージング計測を試みた。開花から3週間の登熟期のイネの根から$$^{52}$$Feを吸収させ、植物内における動態をPETISにより計測したところ、$$^{52}$$Fe投与後3.5時間で穂と止め葉に$$^{52}$$Feが到達したことが明らかとなった。また、移行経路上にある節に$$^{52}$$Feが集積していることがわかった。これらの結果から、鉄は導管から節において篩管へ移行した後、止め葉を経由せずに直接穂に輸送されることが示唆された。

論文

$$^{52}$$Mn translocation in barley monitored using a positron-emitting tracer imaging system

塚本 崇志*; 中西 啓仁*; 清宮 正一郎*; 渡辺 智; 松橋 信平; 西澤 直子*; 森 敏*

Soil Science and Plant Nutrition, 52(6), p.717 - 725, 2006/12

 被引用回数:24 パーセンタイル:38.7(Plant Sciences)

Until now, the real-time uptake and movement of Mn, has not been documented in plants. In this study, the real-time translocation of Mn in barley was visualized using $$^{52}$$Mn and PETIS. In all cases, $$^{52}$$Mn first accumulated in the discrimination center (DC), suggesting that this region may play an important role in Mn distribution in graminaceous plants. Mn deficient barley showed greater translocation of $$^{52}$$Mn from roots to shoots than did Mn-sufficient barley. In contrast, the translocation of $$^{52}$$Mn from roots to shoots was suppressed in Mn-excess barley. In Mn-sufficient barley, the dark treatment did not suppress the translocation of $$^{52}$$Mn to the youngest leaf, suggesting that the translocation of Mn to the youngest leaf is independent of the transpiration stream. Our results show that the translocation of Mn from the roots to the DC depends passively on water flow, but actively on the Mn transporter(s).

論文

Biosynthesis and secretion of mugineic acid family phytosiderophores in zinc-deficient barley

鈴木 基史*; 高橋 美智子*; 塚本 崇志*; 渡辺 智; 松橋 信平; 矢崎 潤史*; 岸本 直己*; 菊池 尚志*; 中西 啓仁*; 森 敏*; et al.

Plant Journal, 48(1), p.85 - 97, 2006/10

 被引用回数:117 パーセンタイル:4.64(Plant Sciences)

Mugineic acid family phytosiderophores (MAs) are metal chelators that are produced in graminaceous plants in response to Fe deficiency, but current evidence regarding secretion of MAs during Zn deficiency is contradictory. HPLC analysis showed that Zn deficiency induces the synthesis and secretion of MAs in barley plants. Studies of the genes involved in the methionine cycle using microarray analysis showed that the transcripts of these genes were increased in both Zn-deficient and Fe-deficient barley roots. Analysis using the PETIS confirmed that more $$^{62}$$Zn(II)-MAs than $$^{62}$$Zn$$^{2+}$$ were absorbed by the roots of Zn-deficient barley plants. These data suggest that the increased biosynthesis and secretion of MAs arising from a shortage of Zn are not due to an induced Fe deficiency, and that secreted MAs are effective in absorbing Zn from the soil.

論文

Rice plants take up iron as an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore and as Fe$$^{2+}$$

石丸 泰寛*; 鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 鈴木 一正*; 中園 幹生*; 小林 高範*; 和田 泰明*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; et al.

Plant Journal, 45(3), p.335 - 346, 2006/02

 被引用回数:317 パーセンタイル:0.48(Plant Sciences)

${it OsIRT2}$ gean was isolated from rice, which is highly homologous to ${it OsIRT1}$. Real-time PCR analysis revealed that ${it OsIRT1}$ and ${it OsIRT2}$ are expressed predominantly in roots, and these transporters are induced by low-Fe condition. Analysis using the positron-emitting tracer imaging system showed that rice plants are able to take up both an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore and Fe$$^{2+}$$. This result indicates that, in addition to absorbing an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore, rice possesses a novel Fe-uptake system that directly absorbs the Fe$$^{2+}$$, a strategy that is advantageous for growth in submerged conditions.

口頭

PETIS法による登熟期のイネにおける根から葉鞘への金属元素の移行計測

中西 啓仁*; 塚本 崇志*; 西澤 直子*; 森 敏*; 渡辺 智; 松橋 信平

no journal, , 

鉄と亜鉛は植物に必須な元素であるが、これらの植物体内における動態には未解明な部分が多く、特に、登熟期のイネにおける金属元素の移行を直接計測した報告はない。本研究では、PETISを用いたポジトロン放出金属元素の登熟期のイネ生体内における移行を計測し、新たな知見を得ることを目的とした。開花後3週間のイネに$$^{52}$$Fe$$^{3+}$$-デオキシムギネ酸又は$$^{62}$$Zn$$^{2+}$$を経根吸収させ、それぞれの移行をPETISにより計測した。その結果、$$^{52}$$Fe, $$^{62}$$Znのいずれについても複数存在する節への蓄積が観察された。それぞれの節における$$^{52}$$Fe及び$$^{62}$$Zn移行量の解析から、先端に近い上位の節ほど単位重量あたりの蓄積量が多いことがわかり、何らかの生理的な制御により上位の節に優先的に金属元素を蓄積する仕組みの存在が示唆された。

口頭

東京電力福島第一原子力発電所の事故に伴い放出された放射性物質の土壌中深度方向の分布状況に関する調査研究(その2),3; 土壌特性評価とCs及びIの収着・脱着試験

田中 真悟; 佐藤 治夫; 大熊 成地*; 渡辺 直子*; 小崎 完*; 佐藤 正知*; 阿部 寛信; 新里 忠史; 青木 和弘

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の事故により環境中へ放出された放射性物質の土壌中深度方向の分布状態等について、事故発生から約3か月後に行った1次調査に引き続き、同地点にて、約1年後の2012年2月下旬から3月上旬に掛けて2回目の調査(2次調査)を実施した。収着分配係数(Kd)は、長期的な核種移行予測の際に重要なパラメータの1つである。1次調査において、採取した土壌に対してバッチ法により取得したCsのKdは、1,000(ml/g)以上であり、IのKdは0.4から150(ml/g)の範囲内であった。得られたKdは土壌ごとにばらつきが見られ、Iについては土壌の色と関連があり有機物(腐植)の影響が示唆された。一方でCsのKdについて議論するためには、実験条件の最適化や鉱物分析などの土壌特性評価が必要であり、さらにCsの長期的移行を考える際には、収着の可逆性が重要であることが指摘された。そこで本報では、採取した土壌に対して水簸分級を行い、分級前後の試料において、XRDによる鉱物分析、CEC及びAECの測定、並びにCs及びIの収着・脱着試験を行った結果について報告する。

口頭

ヘリウム雰囲気と真空中での粒子状ゼオライト熱伝導率

Ji, W.*; 福島 久志*; 佐藤 正知*; 渡辺 直子*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司; 寺田 敦彦

no journal, , 

福島第一原子力発電所の放射性滞留水処理で発生する廃ゼオライト性状調査のうち、ゼオライトの熱特性を調べるため、粒状ハーシュライトを用いて、ヘリウムガス雰囲気及び真空中における有効熱伝導率を径方向定常熱量法で測定した。1気圧のヘリウム雰囲気におけるハーシュライトの有効熱伝導率は、乾燥空気中における熱伝導率に比べて2倍以上大きく、ゼオライト粒子の間隙ガスの寄与が重要であることがわかった。

口頭

セシウム吸着ゼオライト・セメント固化体の処分

福島 久志*; 佐藤 正知*; 渡辺 直子*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司

no journal, , 

福島原子力発電所事故の汚染水処理で生じるセシウム吸着ゼオライトのセメント固化を想定し、2次元熱伝導を解析した。200Lドラム缶固化体を坑道内に連続して横置処分する場合、70cmの緩衝材を周囲に配置すると中心温度が5$$^{circ}$$C上昇する。4缶1組のパッケージで処分する場合、さらに10$$^{circ}$$C程度高くなるという結果が得られた。集積処分,貯蔵期間等の影響についても報告する。

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