カドミウムと鉛で汚染された圃場のファイトレメディエーションを促進するために、内生植物を接種したSedum alfrediiとファバ豆の間作を実施した

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Environ. Pollut..2020 May;265(Pt A):114861. S0269-7491(20)32450-7. doi: 10.1016/j.envpol.2020.114861.Epub 2020-05-29.

カドミウムと鉛で汚染された圃場のファイトレメディエーションを促進するために、内生植物を接種したSedum alfrediiとファバ豆の間作を実施した

Fava bean intercropping with Sedum alfredii inoculated with endophytes enhances phytoremediation of cadmium and lead co-contaminated field.

Lin Tang
Yasir Hamid
Afsheen Zehra
Zulfiqar Ali Sahito
Zhenli He
Wolde Tefera Beri
Muhammad Bilal Khan
Xiaoe Yang

PMID: 32504892 DOI: 10.1016/j.envpol.2020.114861.

抄録

本研究では、農作物の生産を中断することなく微量元素の汚染土壌を浄化するために、農作物の生産を中断することなく、ファイトレメディエーションを行うことが可能であると考えられている。本研究では、カドミウム（Cd）と鉛（Pb）に汚染された圃場において、マメ科植物であるファバマメ（Vicia fava）とハイパーアキュムレーターであるセダムアルフレディ（Sedum alfredii）を交雑させ、植物成長促進エンドファイト（PGPE）コンソーシアム施用による植物の生育成績と微量元素の蓄積に及ぼす影響を評価した。その結果、単作と比較して、間作と接種を併用した場合、両植物の個々の部分でバイオマスが促進されるとともに、カドミウムと鉛の濃度が上昇し、微量元素の除去効率が向上した（カドミウムで4.49倍、鉛で5.41倍）ことが明らかになった。一方、この重畳バイオ強化策は、通常の収量と栄養分を維持し、穀物生産中の空豆のカドミウムと鉛の濃度を許容範囲内（0.2mgkgFW未満）に制限した。これらの結果は、わずかにまたは中程度のカドミウムと鉛で汚染された圃場での農業生産と組み合わせたファイトレメディエーションのための技術的なシステムを実証するとともに、間作とPGPEの接種の相互作用メカニズムのさらなる調査に有用な情報を提供した。

Phytoremediation coupled with agro-production is considered a sustainable strategy for remediation of trace element contaminated fields without interrupting crop production. In this study hyperaccumulator Sedum alfredii was intercropped with a leguminous plant fava bean (Vicia fava) in cadmium (Cd) and lead (Pb) co-contaminated field to evaluate the effects of intercropping on growth performance and accumulations of trace elements in plants with plant growth promoting endophyte (PGPE) consortium application. The results showed, compared with monoculture, intercropping coupled with inoculation application promoted biomass as well as Cd and Pb concentrations in individual parts of both plants, thus increasing the removal efficiencies of trace elements (4.49-folds for Cd and 5.41-folds for Pb). Meanwhile, this superposition biofortification measure maintained normal yield and nutrient content, and limited the concentration of Cd and Pb within the permissible limit (<0.2 mg kg FW) in fava bean during the grain production. These results demonstrated a feasible technical system for phytoremediation coupled with agro-production in slightly or moderately Cd and Pb co-contaminated field, and also provided useful information for further investigation of interaction mechanisms between intercropping and PGPEs inoculation.