イネ科植物の特異的なケイ酸制御機構の解明と共存する金属元素の挙動に関する研究

草类特定硅酸控制机制的阐明及共存金属元素行为研究

• 批准号: 12J04305
• 负责人: 江藤 真由美
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04305/
• 关键词: ケイ素; イネ科植物; バイオミネラリゼーション; ケイ酸錯体

平成24年度より引き続き申請者は、イネ科植物によるケイ酸の特異的な重合抑制メカニズムの解明と特異的に濃縮されるケイ酸と金属元素間の相互作用の有無に関して研究を行った。本年度では、まず「ケイ酸の重合抑制メカニズムの解明」に関して、炭酸水素イオンとケイ酸の溶液中での相互作用について実験を行った。次に、「イネ科植物中でのプラントオパール形成に与える金属イオンの影響」に関しては、まずモデル実験としての金属イオン(今年度は、Zn, Cdを対象)とケイ酸間の相互作用の有無の検証と、Zn, Cd含有水耕溶液からのイネへのケイ酸の取り込みと沈殿機構に関して研究を行った。まず始めの炭酸水素イオンとケイ酸間の相互作用に関しては、「炭酸水素イオン共存下での非晶質シリカの溶解挙動」と「炭酸水素イオンによるポリケイ酸の分解反応の促進」を研究した。炭酸水素イオン共存下では、非晶質シリカの溶解が促進され、その程度は溶液中の炭酸水素イオン存在量が高いほど大きかった。一方、ポリケイ酸溶液に炭酸水素イオン溶液を添加した場合、ポリケイ酸が分解する反応が、対象溶液よりも促進されることが明らかとなった。この2つの結果は、溶液中でケイ酸と炭酸水素イオンが水素結合等の比較的弱い結合で錯体を形成している可能性を示唆している。炭酸水素イオンとケイ酸間の反応に関しては、本研究によって新たに示された内容である。一方、ケイ酸と金属イオン(Zn, Cd)間の反応に関しても、同様に研究を行った。モデル実験として、非晶質シリカの溶解に与えるZn (or Cd)の影響と各金属水酸化物へのケイ酸の吸着挙動を研究した。モデル実験では、各金属イオンとケイ酸間の錯体形成の可能性が示されたが、実際のイネの分析が不十分であったため、今後はイネを用いた研究に重点を置くことが望ましいと考えている。

从2012财年开始，申请人继续研究抑制草植物中二氧化硅聚合的特定机制，以及是否有硅酸盐和金属元素之间的相互作用。在今年，我们首先进行了一项实验，涉及碳酸氢盐离子与溶液中的硅酸盐之间的相互作用，涉及“阐明抑制硅酸盐聚合的机制”。接下来，关于“金属离子对草植物中植物蛋白石形成的影响”，我们首先研究了金属离子之间的存在或不存在相互作用（今年将靶向Zn和CD）和硅酸盐作为模型实验，还研究了将硅酸盐和硅酸盐沉淀在含有Zn和CD的水力溶液中的硅酸盐和硅酸盐的沉淀机制。首先，关于碳酸氢盐离子和二氧化硅之间的第一次相互作用，我们研究了“在存在碳酸氢盐离子的存在下无定形二氧化硅的溶解行为”，并“促进碳酸氢盐离子促进多硅酸的分解反应”。在存在碳酸氢盐离子的情况下，促进了无定形二氧化硅的溶解，溶液中碳酸氢盐离子量越高。另一方面，当将碳酸氢离子溶液添加到多醇酸溶液中时，已经揭示了多醇酸分解反应比靶溶液的促进的更多。这两个结果表明，硅酸盐和碳酸氢盐离子可能在溶液中形成复合物，具有相对较弱的键，例如氢键。本研究新提出了碳酸氢盐离子和硅酸盐之间的反应。另一方面，对硅酸盐和金属离子之间的反应进行了类似的研究（Zn，​​CD）。作为模型实验，我们研究了Zn（或CD）对无定形二氧化硅溶解的影响以及二氧化硅对每种金属氢氧化物的吸附行为。模型实验表明，每个金属离子和硅酸盐之间的复杂形成可能性，但是由于实际水稻分析不足，因此希望将来专注于研究水稻的研究。

项目成果

¹³C and ²⁷Al NMR Study of Complexation between Aluminium Ion and Simple Dicarboxylic Acids under an Acidic Condition: New Peak Assignments of ²⁷Al NMR Spectra of Mixed Solutions of Al³⁺ and Simple Dicarboxylic A

酸性条件下铝离子与简单二羧酸络合的¹³C和²⁷Al NMR研究：²⁷Al NMR谱的新峰归属

• DOI: 10.2116/analsci.29.843
• 发表时间: 2013
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: Mayumi Etou;Tsutomu Kurisaki;Yoshihiro Okaue;Hisanobu Wakita and Takushi Yokoyama
• 通讯作者: Hisanobu Wakita and Takushi Yokoyama

Chemical Properties of Aluminum Tridecamer Transferred onto Chelating Resin

转移到螯合树脂上的铝十三聚体的化学性质

• DOI: 10.2136/sssaj2012.0078n
• 发表时间: 2012
• 期刊: Soil Science Society of America Journal
• 影响因子: 2.9
• 作者: Shizue Ohsawa;Yoshitaka Sato;Masato Enomoto;Mai Nakamur;Aya Betsumiya;Tatsushi Igaki;江藤真由美
• 通讯作者: 江藤真由美