木材保存地における銅の植物抽出用タバコの銅抵抗性ソーマクロナール変異体1種とクローン2種の現地評価

Field evaluation of one Cu-resistant somaclonal variant and two clones of tobacco for copper phytoextraction at a wood preservation site.

• Aliaksandr Kolbas
• Rolf Herzig
• Lilian Marchand
• Jean-Paul Maalouf
• Natallia Kolbas
• Michel Mench

抄録

Cu耐性ソーマクロナールタバコ変種（NBCu 10-8-F1、C1）、そのBaGマザークローン（C3）、およびFoPタバコクローン（C2）を、Cu汚染土壌（239-1290mg Cu kg土壌範囲）上の木材保存サイトと汚染されていない対照サイト（CTRL、21mg Cu kg）で栽培し、シュートDWの収量とバイオアベイラビリティーCuストリッピングへの潜在的な使用を評価した。土壌間隙水中のCu濃度は0.15から0.84mgLの間で変化した。Cu曝露と土壌処理、すなわち、未処理土壌（Unt）、堆肥とドロマイト石灰石（OMDL）またはゼロバレント鉄グリット（OMZ）のいずれかを添加した土壌の影響は、植物の成長とシュートイオノームを決定した。すべての移植株は、全土壌中の銅濃度が高くても生存し、成長した。芽は3ヶ月後に収穫された（カット1）。その後，底部吸盤が発達し，2 ヶ 月後に収穫した（カット 2）。その結果，シュートの総DW収量（カット1+2）は，タバコの品種，土壌処理，土壌Cu曝露量によ り，0.8～9.9tの間で変動した。そのピークは、中等度の Cu 曝露（239-518mgkg）であり、特に C2 株であった。カット 2 はシュート DW 収量の 11-43%に寄与した。シュート DW 収量の増加はシュートの Cu 濃度を希釈した。低 Cu 曝露時には、シュートからの総 Cu 除去量はこの品種でピークを迎えた。中程度の Cu 曝露では，シュートの Cu 濃度はすべての品種で同程度であったが，シュートの総 Cu 除去量は C2 で最も高かった。高 Cu 曝露（753-1140mgkg）では，シュートの Cu 濃度は，Unt プロットの C2 植物，OMZ プロットの C1 と C2 植物，OMDL プロットの C3 植物でピークを迎えた。シュートのCu除去量（g Cu hayearで）は15.4（CTRL土壌上のC2）から261.3（中等度に汚染されたOMDL土壌上のC2）までの範囲であった。C2植物は、Untのプロットで、中等度のCuの露出でOMDLのプロットではC1とC3のものよりも多くのCuをphytoextracted.The C2植物は、C1とC3のものよりも多くのCuを植物抽出した。高いCuの露出とOMDLのプロットでは、シュートCuの除去は、C1植物のために最も高かった。土壌改良は、シュートDWの収量（OMDL - 3倍）またはシュートCu濃度（OMZ - 1.3倍）のいずれかの増加を介してCuの除去を撮影改善した.また，シュートのCu濃度の増加は，シュートのAl，Fe，B，およびMg濃度の増加とPとKの減少を伴うイオノームの不均衡を誘発した。植物部位の銅濃度は、根＞葉＞花序（種子を含む菌体）＞茎の順に変化し、銅除去は根＞茎＝葉＞花序となった。

A Cu-resistant somaclonal tobacco variant (NBCu 10-8-F1, C1), its BaG mother clone (C3), and the FoP tobacco clone (C2) were cultivated at a wood preservation site on Cu-contaminated soils (239-1290 mg Cu kg soil range) and an uncontaminated control site (CTRL, 21 mg Cu kg) to assess their shoot DW yields and potential use for bioavailable Cu stripping. The Cu concentration in the soil pore water varied between 0.15 and 0.84 mg L. Influences of Cu exposure and soil treatments, i.e., untreated soil (Unt), soils amended with compost and either dolomitic limestone (OMDL) or zerovalent iron grit (OMZ), on plant growth and shoot ionome were determined. All transplants survived and grew even at high total soil Cu. Shoots were harvested after 3 months (cut 1). Subsequently, bottom suckers developed and were harvested after 2 months (cut 2). Total shoot DW yield (cuts 1 + 2) varied between 0.8 and 9.9 t DW ha year depending on tobacco cultivars, soil treatments, and soil Cu exposure. It peaked for all cultivars in the OMDL plots at moderate Cu exposure (239-518 mg kg soil), notably for the C2 plants. Cut 2 contributed for 11-43% to total shoot DW yield. Increase in shoot DW yield diluted shoot Cu concentration. At low Cu exposure, total shoot Cu removal peaked for the variant. At moderate Cu exposure, shoot Cu concentrations were similar in all cultivars, but total shoot Cu removal was highest for the C2 plants. At high Cu exposure (753-1140 mg kg), shoot Cu concentrations peaked for the C2 plants in the Unt plots, the C1 and C2 plants in the OMZ plot, and the C3 ones in the OMDL plots. Shoot Cu removal (in g Cu ha year) ranged from 15.4 (C2 on the CTRL soil) to 261.3 (C2 on moderately contaminated OMDL soils). The C2 plants phytoextracted more Cu than the C1 and C3 ones in the Unt plots and in the OMDL plots at moderate Cu exposure. In the OMDL plots with high Cu exposure, shoot Cu removal was highest for the C1 plants. Soil amendments improved shoot Cu removal through increase in either shoot DW yield (OMDL-3-fold) or shoot Cu concentration (OMZ-1.3-fold). Increased shoot Cu concentration induced an ionome imbalance with increased shoot Al, Fe, B, and Mg concentrations and decreased P and K ones. Copper concentrations in plant parts varied in decreasing order: roots > leaves > inflorescence (cymes including seeds) > stem, whereas Cu removal ranked as roots > stem = leaves > inflorescence.