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Base to tip and long-distance transport of sodium in the root of common reed [${it Phragmites australis}$ (Cav.) Trin. ex Steud.] at steady state under constant high-salt conditions

耐塩性植物ヨシは高塩濃度条件下でナトリウムを根端方向へ長距離輸送する

藤巻 秀; 丸山 哲平*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 三輪 睿太郎*; 樋口 恭子*

Fujimaki, Shu; Maruyama, Teppei*; Suzui, Nobuo; Kawachi, Naoki; Miwa, Eitaro*; Higuchi, Kyoko*

耐塩性植物であるヨシおよび塩感受性植物であるイネにおけるナトリウムイオンの輸送の方向と割合を、放射性の$$^{22}$$Naトレーサとポジトロンイメージング技術を用いて解析した。まず、供試植物に50mMのNaClと微量の$$^{22}$$Naを含む水耕溶液を投与し、24時間栽培した。その後、$$^{22}$$Naを含まない水耕液に交換し、48時間栽培した。これらの栽培期間における$$^{22}$$Naの分布画像をポジトロンイメージング装置を用いて非破壊的かつ連続的に撮像したところ、ヨシでは根から吸収された$$^{22}$$Naは茎基部よりも上部に輸送されないことが確認された。さらに、$$^{22}$$Naを含まない水耕液に交換した後、$$^{22}$$Naが根元から根端に向けて0.5cm h$$^{-1}$$の速度で移動していることが確認された。一方、イネでは根から吸収された$$^{22}$$Naは連続的に地上部全体へと輸送されていた。これらの結果から、高塩濃度条件に晒されたヨシは、根元と茎基部においてナトリウムイオンを根端方向へと送り返していることが明らかとなった。このナトリウム排除機構により、ヨシは地上部のナトリウムイオン濃度を低く保ち、高い耐塩性を有していることが示唆された。

We analyzed the directions and rates of translocation of sodium ions (Na$$^{+}$$) within tissues of a salt-tolerant plant, common reed, and a salt-sensitive plant, rice, under constant high-salt conditions using radioactive $$^{22}$$Na tracer and a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). First, the test plants were incubated in a nutrient solution containing 50 mM NaCl and a trace level of $$^{22}$$Na for 24 h (feeding step). Then the original solution was replaced with a fresh solution containing 50 mM NaCl but no $$^{22}$$Na, in which the test plants remained for over 48 h (chase step). Non-invasive visualization of $$^{22}$$Na movement in the test plants was conducted during feeding and chase steps with PETIS. Our results revealed that $$^{22}$$Na was absorbed in the roots of common reed, but not transported to the upper shoot beyond the shoot base. During the chase step, a basal-to-distal movement of $$^{22}$$Na was detected within the root tissue with a velocity of approximately 0.5 cm h$$^{-1}$$. On the other hand, $$^{22}$$Na that absorbed in the roots of rice was continuously translocated to the whole shoot. We concluded that the basal roots and the shoot base of common reed have constitutive functions of Na$$^{+}$$ exclusion only in the direction of root tips, even under constant high-salt conditions. This function may apparently contribute to the low Na$$^{+}$$ concentration in the upper shoot and high salt tolerance of common reed.

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パーセンタイル:43.5

分野:Plant Sciences

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