広報活動

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2017年2月23日

理化学研究所

アミノ酸誘導体が植物のセシウム吸収を促進

-農地における除染効率の向上に期待-

L-メチルシステイン投与の有無による植物体内のセシウム含有量の違いの図

図 L-メチルシステイン投与の有無による植物体内のセシウム含有量の違い

2011年3月、東日本大震災が引き起こした東京電力福島第一原子力発電所の事故により、大量の放射性物質が拡散し、水田や畑などの農地を含む広範囲の土壌が汚染され、深刻な問題になりました。特に半減期(自然に崩壊して放射能が半分になるまでの時間)が30年と長い「セシウム137(137Cs)」は、今後も農作物などに被害をもたらし続けると考えられ、除染技術の確立が急務となっています。

低コストで環境負荷の少ない植物を用いた除染技術「ファイトレメディエーション」が注目されていますが、効率の低さから長い年月が必要とされることが欠点でした。ファイトレメディエーションを効率化する方法としては、植物の遺伝子に改変を加え、高効率にセシウムを吸収する植物を作製する遺伝学的アプローチと、外から化合物を与え、植物のセシウム吸収を促す化学的アプローチが考えられます。理研を中心とした国際共同研究グループは、さまざまな植物種に汎用性が高く、生態系へ外来遺伝子の流出の恐れがない化学的アプローチに着目しました。

国際共同研究グループはまず、植物のセシウム蓄積を促す小分子化合物を見つけるため、1万種の合成された有機化合物から成るケミカルライブラリーをスクリーニングし、植物のセシウム蓄積を促進する化合物として14種を選び出しました。そのうちの一つが、アミノ酸であるシステインにメチル基が結合した誘導体「L-メチルシステイン」でした。植物の根にL-メチルシステインを与えると、与えなかった場合に比べてより多くのセシウムを蓄積することを確認しました(図参照)。その仕組みを調べたところ、L-メチルシステインが植物体内または根の表面でセシウムと結合し、その蓄積を促していることが分かりました。また、高性能分析機器を用いて生体内の代謝産物を網羅的に解析する、ハイスループット代謝産物プロファイリングの結果、植物体内のシステイン量がセシウム存在下で大きく上昇することが確認されました。

今後、これらの知見が放射性セシウムに対する除染効率を向上させる技術の開発に活用されることが期待されます。

理化学研究所
環境資源科学研究センター 機能調節研究ユニット
研究員 アダムス 英里 (あだむす えり)
ユニットリーダー 申 怜 (シン・リョン)