鉛吸着材に使えるコケの新たな生物機能を発見

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コケ植物による金属回収や環境浄化の可能性に期待

2018年1月17日理化学研究所

要旨

理化学研究所(理研)環境資源科学研究センター生産機能研究グループの井藤賀操上級研究員、榊原均グループディレクターらの共同研究グループ※は、鉛吸着材に使えるコケ植物の新たな生物機能を発見しました。

鉛などの重金属類による汚染水は、深刻な環境問題となっています。汚染水から重金属類を除去するために、さまざまな手法や材料が開発、利用されていますが、これらは限りある化石資源に由来します。このため、将来的には、植物の機能を用いた手法など持続可能なシステムへ代替していくことが期待されています。コケ植物の一つ、ヒョウタンゴケ(Funaria hygrometrica)[1]の原糸体[2]が鉛[3]を高蓄積することは、これまで井藤賀上級研究員らによって確認されていました注1)。しかし、鉛の細胞内局在部位や高吸着に関わる成分、鉛吸着材としての物理化学的特性や、このコケの鉛耐性能については分かっていませんでした。

今回、共同研究グループは、野外から採取したヒョウタンゴケ原糸体の無菌液体培養系を確立しました。この原糸体は直鎖上の細胞列から成り立っています。そのうえで、この細胞壁部分に大部分の鉛が捕捉されていることを、エネルギー分散型X線分析法(TEM-EDX)[4]によって明らかにしました。また、生きた状態ではなく、細胞壁成分(表層成分)だけでも吸着能力があることを示しました。そして、この表層成分を二次元核磁気共鳴法(2D-NMR)[5]で解析し、ポリガラクツロン酸[6]とセルロース[7]が鉛を捕捉している成分であることを明らかにしました。またヒョウタンゴケの原糸体は鉛吸着材として、酸性から塩基性までの幅広いpH[8]で、鉛だけでなく金、白金族の元素も吸着し、いったん吸着すると海水などに浸しても脱着しない優れた特性を持つことが分かりました。そして、ヒョウタンゴケ自体が鉛耐性を有する生き物であることも明らかにしました。

本成果は、コケ植物による金属回収や環境浄化の可能性を示すもので、今後の応用が期待できます。

本研究は、米国のオンライン科学雑誌『PLOS ONE』(12月20日付け)に掲載されました。

注1)2011年1月号RIKEN NEWS「コケ植物でグリーンイノベーションを実現する」pp.12-14.(PDF: 3,218KB)

※共同研究グループ

理化学研究所 環境資源科学研究センター
生産機能研究グループ
グループディレクター 榊原 均 (さかきばら ひとし)
上級研究員 井藤賀 操 (いとうが みさお)
テクニカルスタッフII 加藤 由佳梨(かとう ゆかり)

環境代謝分析研究チーム
チームリーダー 菊地 淳 (きくち じゅん)
テクニカルスタッフI 坪井 裕 (つぼい ゆうり)

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