リン酸塩Polygonum pubescens blumeによるマンガン汚染土壌のファイトレメディエーションにおける受精と不動態化の機能のカップリング

Phosphate: Coupling the functions of fertilization and passivation in phytoremediation of manganese-contaminated soil by Polygonum pubescens blume.

• Fangming Yu
• Chunming Li
• Chenglong Dai
• Kehui Liu
• Yi Li

抄録

リン酸塩（P）施肥は、一般的に農学的に用いられている慣行である。しかし、バイオレメディエーションに関する研究は非常に限られている。本研究の主な目的は、Mn汚染土壌で培養したPolygonum pubescens Blumeの生育と重金属（HMs）蓄積におけるリン酸塩の役割を評価することであった。この目的のために、リン酸二水素ナトリウム(SDP)と単一過リン酸塩(SSP)がP.pubescensの生育,Mnバイオレメディエーション効率,臓器HMs,抗酸化ストレスに関連する生理学的パラメータに及ぼす影響を調べた。その結果、SDPとSSPは土壌pHと利用可能なリン酸塩を増加させるが、利用可能なHMsは減少することがわかった。リン酸塩はP<0.05）でP.pubescensの身長とバイオマスを促進した。平均身長はSDPで36.1％、SSPで32.6％増加し、バイオマスは71.8％と135％増加した。リン酸塩はMn濃度を有意に(P<0.05)減少させ，特に葉面ではDSPとSSPで50.0%以上減少した。全Mn濃度はDSPで有意に(P<0.05)減少したが，SSP(200mgkg)ではバイオマスの増加により有意に(P<0.05)増加し，38.5%増加した。リン酸塩はすべての器官のHM濃度と移動を有意に(P<0.05)減少させたが、SSP(200mgkg)ではバイオマスの増加により38.5%増加し、リン酸塩の方がHMストレスが少ないことを示した。活性酸素種，抗酸化物質及び非抗酸化物質の変化は，これらの結果をさらに裏付けるものであった。ピアソン相関分析により、土壌中の利用可能なPとHMとの間の負の関係が明らかになり、HMの不動態化におけるPの新たな役割が示唆された。葉のCa濃度が異常に高いことから，CaがP.pubescensの成長促進とHMストレスの緩和に重要な役割を果たしていることが示唆され，さらなる研究の必要性が示唆された。

Phosphate (P) fertilization is a commonly used agronomic practice. However, research on bioremediation is very limited. This study's principal objective was to evaluate the role of P in the growth and heavy metals (HMs) accumulation of Polygonum pubescens Blume cultured in Mn-contaminated soil. To this end, the effects of sodium dihydrogen phosphate (SDP) and single superphosphate (SSP) on the growth, Mn bioremediation efficiency, organ HMs, and physiological parameters related to antioxidant stress of P. pubescens were examined. The results showed that both SDP and SSP increased soil pH and available P but decreased available HMs. Phosphate significantly (P < 0.05) promoted P. pubescens height and biomass. Average height increased by 36.1% and 32.6% with SDP and SSP, respectively, with corresponding biomass increases of 71.8% and 135%. Phosphate significantly (P < 0.05) reduced Mn concentrations, especially in leaves, where the values decreased by >50.0% for DSP and SSP. Total Mn significantly (P < 0.05) decreased with DSP amendment but significantly (P < 0.05) increased by 38.5% with SSP (200 mg kg) through an increase in biomass. Phosphate significantly (P < 0.05) decreased all organ HM concentrations and translocation, indicating that less HM stress occurred with P amendment. The changes in reactive oxygen species, antioxidants and non-antioxidant materials further supported these results. Pearson correlation analysis revealed negative relationships between soil available P and HMs, indicating a novel role of P in HM passivation. The uncommonly high Ca concentrations in leaves suggested that Ca plays a vital role in promoting growth and alleviating HM stress in P. pubescens, which warrants further study.

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