1.2 青森県産物への放射性物質移行に関する調査研究
1.2.1 果樹における放射性炭素移行調査
Transfer of 14C from the Atmosphere to Fruit Trees
今田 省吾，多胡 靖宏, 久松 俊一
環境影響研究部

Shogo IMADA, Yasuhiro TAKO, Shun’ichi HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
14Part of the C released from the nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Aomori, Japan in the formof CO 2 is incorporated into the organic compounds of crop plants by photosynthesis and causes a radiationdose to people who consume the crops. The purpose of this study is to establish a dynamic compartment model
describing transfer of photo-assimilated 14C into fruits and its accumulation in them for an apple tree using astable carbon isotope (13C). In FY 2016, we conducted three preliminary experiments comparing two apple(Malus domestica) cultivars (‘Fuji’ and ‘Tsugaru’) (1) to determine the effects of temperature on potted young
apple trees in experimental growth chambers, (2) to clarify short-term retention of photo-assimilated 13C infruit-bearing shoots in different fruit development stages by exposure to 13CO 2 , and (3) to establish anestimation method for leaf, branch, and fruit biomass.
In the first experiment, we grew young ‘Fuji’ and ‘Tsugaru’ apple trees planted in pots in two experimental
growth chambers with different temperature settings and their growth was compared particularly during avigorous growth period. In both chambers, temperature was changed at 10 days intervals according to theaveraged day- and night-time temperatures of natural conditions, but the diurnal patterns were simulated for
only one chamber (Chamber A) and not for the other (Chamber B). Young ‘Fuji’ trees successfully bore fruit,while ‘Tsugaru’ trees did not. The fruit diameter and its growth rate for ‘Fuji’ apples did not change withdifferent temperature settings. The shoot length and stem diameter and their growth rates did not vary between
the different temperature settings or between the cultivars.
We conducted the second experiment using the fruit-bearing shoots of mature ‘Fuji’ and ‘Tsugaru’ trees
in an orchard in Morioka, Iwate Prefecture. Three fruit-bearing shoots on trees were exposed to 13CO 2 indifferent fruit development stages by using a newly developed exposure chamber system. Net assimilated 13C
during exposure and inventories of 13C in leaves, branch and fruit at 72 h after the exposures were measured
in each development stage. The 13C remaining ratio (13C inventory in each plant organ)/(net assimilated 13C
during exposure) of fruit increased from the early development stage to the development stage in both cultivars,
while the ratio in ‘Fuji’ apples decreased from the development stage to the late development stage, but not in‘Tsugaru’.
In the third experiment, we established an estimation method for the biomass of each plant organ bymeasuring the size of leaf, branch, and fruit of ‘Fuji’ and ‘Tsugaru’. Biomass of leaf, branch and fruit wasestimated by length, width, and the time function of specific leaf weight, by length and diameter, and by lateraland longitudinal diameters, respectively. High coefficients of determination were found between estimated andmeasured biomass in both cultivars (R2 > 0.93).

1. 目的生品種）成木の着果枝を対象とした 13CO 2 ばく露実

大型再処理施設から排出された 14C の一部は光合験を果実生育段階別に実施し、ばく露後の短期的なC 残存量及び残存・分配割合の変化を調べた。

成作用によって植物に吸収され、有機物に同化され13る。したがって、 C は大型再処理施設周辺で栽培さ2.3 非破壊的重量推定法の検討

14

れる作物の可食部及び作物を飼料とする家畜を介し非破壊的重量推定法の検討では、葉、枝及び果実て人体に取り込まれると考えられる。本調査では、のサイズデータから各部位の重量を推定するためのリンゴを対象に、炭素安定同位体である 13C をトレ方法を検討した。

ーサーとして用いて、光合成で固定された炭素の果実への移行・蓄積モデルを構築することを到達目標

3. 成果の概要とする。平成 28 年度の調査における目標は以下の通3.1 植物栽培室での予備栽培実験りである。

予備栽培実験では、ふじに着果が見られたが、つ① 実験施設内でリンゴ幼木を安定して栽培するたがるでは全て自然落果した。Fig. 1 に示すように、ふめの予備栽培実験を植物栽培室で行い、温度設定がじ幼木の果実の横径の経時変化及び生長速度には、果実及び枝葉の生長に与える影響を明らかにする。

温度設定の違いによる差が見られなかった。また、② 果実生育期間に屋外のリンゴ成木着果枝へ

ふじ及びつがる幼木の幹及び新梢の生長にも、品種13CO 2 をばく露し、ばく露直後の短期的な 13C の移行及び温度設定の違いによる差が認められなかった。

を果実生育段階別に明らかにする。

3.2 ふじ及びつがる成木の着果枝への果実生育段階③ リンゴ各部位の生長による炭素蓄積量を推定す

別 13CO 2 ばく露実験るために、リンゴ各部位のサイズに関するデータから重量を求める方法について検討する。

Fig. 2 にふじ及びつがる成木の着果枝を対象とした果実生育段階別の 13CO 2 ばく露実験における葉、枝及び果実の 13C 残存割合の時間変化を示す。ふじ2. 方法

及びつがるの果実の 13C 残存割合は、果実初期発達2.1 植物栽培室での予備栽培実験期から発達期へと増加傾向を示すこと、ふじの果実植物栽培室内の気温を、果実の生育段階に従って、では発達期から後期発達期へと減少傾向を示すこと野外を模して変化させた。その際に、植物栽培室 Aが明らかとなった。

では、気温の日内変動も模擬したが、植物栽培室 B3.3 非破壊的重量推定法の検討

では明期暗期それぞれで一定とした。両室内で、ふ葉については葉身長及び葉幅のデータ及び葉重/じ及びつがる幼木を栽培し、リンゴ樹の生育が盛ん

葉面積比の時間依存関数、枝については長さ及び基な時季における幼木の生育を比較した。

部直径のデータ、果実については横径及び縦径のデ

2.2 ふじ及びつがる成木の着果枝への果実生育段階ータから、それぞれ重量を推定する式を導出した。

13

葉、枝及び果実いずれにおいても高い決定係数（0.93

屋外（盛岡）のふじ（晩生品種）及びつがる（早以上）が得られており、例を Fig. 3 に示した。

別 CO 2 ばく露実験

Chamber A0.6a)

Growth rate of fruit diameter(mm day–1)

Fruit diameter (mm)60

Chamber B40200350.40.2045577280
91
101
Days after the start of diapause termination (days)

Chamber AEFDFDLFDFM1a) ‘Fuji’

10.8Leaves
Branch
Fruit

0.8

0.6
0.4
0.2

FM

0.4
0.2

6/1

7/1

8/1

9/1

10/1

11/1

5/1

6/1

7/1

8/1

9/1

10/1

11/1

The seasonal changes in the 13C remaining ratios (13C inventory in each plant organ)/(net assimilated
13C during exposure) in the leaves, branch, and fruit of the ‘Fuji’(a) and ‘Tsugaru’ (b) apple shoots
at 72 h after 13CO2 exposure in different fruit development stages. EFD, early fruit development
stage. FD, fruit development stage. LFD, late fruit development stage. FM, fruit maturation stage.
Number of samples for each point was three. Bars indicate standard deviation.

100100a) ‘Fuji’
y = 0.0809x
R² = 0.9891
n = 1260

8060

Fruit biomass (g-dry)

Fruit biomass (g-dry)

FD05/140200b) ‘Tsugaru’
y = 0.0719x
R² = 0.996
n = 123980
60
402000200

400

600

LAD1×LAD2×LOD (cm3)Fig. 3EFDb) ‘Tsugaru’

0.60Fig. 2Chamber BGrowth of fruit diameter (a) and its growth rate in three years old ‘Fuji’ trees (b) in two growthchambers (GCs) with different temperature settings（Chamber A, n = 8; Chamber B, n = 13; bars
indicate standard deviation）

13C remaining ratio

13C remaining ratio

Fig. 1b)

800

1000

0200

400

600

800

1000

LAD1×LAD2×LOD (cm3)

The relationships between the product of lateral (bidirectional measurements; LAD1 and LAD2)
and longitudinal diameters (LOD) and their corresponding biomass in the fruit of ‘Fuji’ (a) and‘Tsugaru’ (b) apple trees