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論文

Effects of glutathione concentration in the root zone and glutathione treatment period on cadmium partitioning in oilseed rape plants

中村 進一*; 近藤 ひかり*; 鈴井 伸郎; 尹 永根; 石井 里美; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀

Molecular Physiology and Ecophysiology of Sulfur, p.253 - 259, 2015/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:71.1(Plant Sciences)

Glutathione is a sulfur-containing peptide involved in various aspects of plant metabolism. Glutathione is also known to have effects on heavy metal responses in plants. In our previous work, we have found glutathione, applied to roots site- specifically, inhibited cadmium (Cd) translocation from roots to shoots and Cd accumulation in shoots in oilseed rape plants. In addition, we succeeded in visualizing inhibition of root-to-shoot translocation of Cd by using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). In this work, the effects of glutathione concentration in the root zone (hydroponic solution) and the glutathione treatment period on Cd partitioning in oilseed rape plants were investigated. Our experimental results demonstrated that glutathione, exceeding a certain concentration in the root zone, is needed to trigger inhibition of Cd translocation, and that treatment time from the start of glutathione application had different effects on Cd partitioning in oilseed rape plants.

論文

Application of glutathione to roots selectively inhibits cadmium transport from roots to shoots in oilseed rape

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 長坂 俊紀*; 小松 史弥*; 石岡 典子; 伊藤 小百合*; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; et al.

Journal of Experimental Botany, 64(4), p.1073 - 1081, 2013/02

 被引用回数:57 パーセンタイル:87.4(Plant Sciences)

This study investigated the effects of the reduced form of glutathione (GSH) applied to specific organs (source leaves, sink leaves, and roots) on cadmium (Cd) distribution and behaviour in the roots of oilseed rape plants (${it Brassica napus}$) cultured hydroponically. The translocation ratio of Cd from roots to shoots was significantly lower in plants that had root treatment of GSH than in control plants. GSH applied to roots reduced the Cd concentration in the symplast sap of root cells and inhibited root-to-shoot Cd translocation via xylem vessels significantly. GSH applied to roots also activated Cd efflux from root cells to the hydroponic solution. Inhibition of root-to-shoot translocation of Cd was visualized, and the activation of Cd efflux from root cells was also shown by using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS). This study investigated a similar inhibitory effect on root-to-shoot translocation of Cd by the oxidized form of glutathione, GSSG. Inhibition of Cd accumulation by GSH was abolished by a low-temperature treatment. Root cells of plants exposed to GSH in the root zone had less Cd available for xylem loading by actively excluding Cd from the roots. Consequently, root-to-shoot translocation of Cd was suppressed and Cd accumulation in the shoot decreased.

論文

Comparison of $$^{107}$$Cd absorption and accumulation between transgenic tobacco plants and control plants

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 96, 2012/01

Phytoremediation is one of good technique to recover Cd from contaminated soils. To make this technique more effective, it is necessary to understand the mechanism of Cd dynamics and control them. It is known that Cd movement in the plant body is similar to zinc (Zn) movement. However, these mechanisms are not fully understood so far. In this work, we compared Cd absorption and accumulation between control tobacco plants and transgenic tobacco plants, which were transform with zinc transporter genes, by using positron emitting tracer imaging system (PETIS) and $$^{107}$$Cd. We succeeded to obtain fine serial images of Cd absorption and accumulation in tobacco plants, but there was no difference in Cd absorption and accumulation between transgenic tobacco plants and control plants. In previous experiments using non-radioactive Cd, Cd content in transgenic plants was 1.2 times higher than that in control plants. However, the PEITIS results indicated that such differences were not identified clearly in serial images obtained by PETIS experiments. Because PETIS experiments were performed in low Cd condition (0.1 $$mu$$M), we supposed that Cd concentration might have a significant impact on these results.

論文

Visualization of $$^{107}$$Cd accumulation in oilseed rape plants treated with glutathione

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合*; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 104, 2011/01

Glutathione (GSH) is involved in many aspects of metabolism. In our previous work, GSH concentration in the phloem sap collected from oilseed rape plants increased by Cd treatment. These results suggested that GSH might be playing important roles in controlling Cd long-distance transport and accumulation in plants. In this work, we investigated effects of GSH to Cd long-distance transport and accumulation by using positron emitting tracer imaging system (PETIS). After setting two week old oilseed rape plants in the chamber, PETIS experiments were started by adding purified $$^{107}$$Cd in the nutrient solutions which were including GSH. As a result, we succeeded to obtain images of $$^{107}$$Cd accumulation in these plants. $$^{107}$$Cd signals were observed in the shoot and root of oilseed rape plants. In the shoot, Cd accumulation was inhibited by GSH treatment. However, we could not see any difference in the Cd accumulation in the root of oilseed rape plants. Further research enables us to understand effects of GSH on Cd long-distance transport and accumulation.

論文

Non-invasive imaging of cadmium distribution in intact oilseed rape plants

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 河地 有木; 伊藤 小百合; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀

Proceedings of 16th International Plant Nutrition Colloquium (IPNC-16) (Internet), p.1181_1 - 1181_2, 2009/04

Reduction of cadmium (Cd) accumulation in farm products has become more and more important in order to produce them in a safe and sustainable manner. It is necessary to elucidate mechanisms of Cd distribution in plants. However, these mechanisms are not fully understood. The purpose of our work is to clarify these mechanisms by visualizing Cd absorption, transport and accumulation non-invasively using positron-emitting tracer imaging system (PETIS). $$^{107}$$Cd (half-life: 6.5 hr) was used as a positron-emitting tracer in the PETIS experiments. We succeeded to obtain serial images of cadmium distribution in oilseed rape plants ($$it{Brassica napus}$$ L.). Strong $$^{107}$$Cd signals were observed in the basal region of the shoot. We also could see strong signals in the node of oilseed rape plants. Cd distribution in oilseed rape plants will be discussed quantitatively using the results from PETIS experiments.

論文

The Effects of rhizosphere pH on Cd uptake of soybean seedlings

大矢 智幸*; 頼 泰樹*; 田野井 慶太朗*; 飯倉 寛; 中西 友子*

Radioisotopes, 56(11), p.729 - 736, 2007/11

ダイズをpHの異なる(pH4.5: 酸性土壌条件, pH6.5: 一般的な土壌条件)カドミウム入り生育溶液($$^{109}$$Cd-キャリアーを加えることで生育溶液のカドミウム濃度は1$$mu$$Mに調整+0.2mMカルシウム)で4日間生育することにより、ダイズ幼苗のカドミウム取り込みに対する根圏pHの影響を調べた。その結果、ダイズの根におけるカドミウム濃度は、根圏pHを6.5で生育したものはpH4.5で生育したものに比して3.4倍高い値を示した。また、根表面に吸着するカドミウムの量もpH6.5ではpH4.5に比べ1.3倍高い値を示した。しかしながら、両pH条件ともに根へ高い集積を示したにもかかわらず、カドミウム高集積に誘導された生理的障害(根組織の褐色化や側根の成長阻害)はpH6.5条件の根においてのみ観察された。また、地上部の蒸散量は地上部における高集積とは関係が認められなかった。

口頭

ポジトロンイメージング技術を用いた植物の分子イメージング研究,2; イネにおけるカドミウム移行の動画像解析-品種間差の比較

中村 進一*; 工藤 順一*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 伊藤 正志*; 川本 朋彦*; 松本 眞一*; 小玉 郁子*; et al.

no journal, , 

本研究では、プラナー型ポジトロン放出核種画像化システム(PETIS)を用いて、Cdの吸収・移行特性が異なる2品種のイネにおけるCdの動態を画像化し、それらを解析することにより、その機構の解明を目指した。実験材料にはCdを地上部に多く蓄積する品種の「長香穀」と日本型標準品種である「日本晴」を用いた。植物の根にポジトロン放出核種の$$^{107}$$Cdを投与した後、$$^{107}$$Cdより放出されるポジトロンの消滅位置の2次元分布を連続的に得ることにより植物体内におけるCdの移行・蓄積を可視化した。その結果、「長香穀」と「日本晴」の地上部への$$^{107}$$Cdシグナルの蓄積のパターンにおいて明らかな違いが確認された。

口頭

カドミウム高蓄積イネ「長香穀」を用いたカドミウムの地上部への輸送機構の解明

中村 進一*; 工藤 順一*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 伊藤 正志*; 川本 朋彦*; 松本 眞一*; 小玉 郁子*; et al.

no journal, , 

コメへのカドミウム(Cd)の蓄積を抑制するためには、イネにおけるCdの長距離輸送機構を解明し、それらを制御する必要がある。しかし、これまでの研究ではそのメカニズムは十分に明らかになっていない。そこで本研究では、Positron Emitting Tracer Imaging System(PETIS)を用いて、Cdを地上部に多く蓄積する品種イネ「長香穀」におけるCdの動態を画像化し、それらを解析することにより、その機構の解明を目指した。PETISにより得られた画像データより根,葉鞘基部,葉などの部位から$$^{107}$$Cdのシグナルの経時変化であるTime-Activity Curve(TAC)を抽出し、Cd動態の品種間差の解析を試みたところ、イネが根から吸収した$$^{107}$$Cdは実験開始後、数時間で地上部に到達することが確認された。植物体の各部位から抽出したTACの解析を行ったところ、地上部への$$^{107}$$Cdシグナルの蓄積のパターンは「長香穀」と対照品種「日本晴」では明らかに異なっていることが確認できた。

口頭

アブラナ根におけるカドミウムの挙動に対するグルタチオンの影響

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀

no journal, , 

本発表では、植物の根に投与したグルタチオン(GSH)が地上部へのCdの移行・蓄積を抑制する現象の分子メカニズムを解明することを目指して、根におけるカドミウムの挙動を調べた実験の結果を報告する。実験には改変ホグランド液で水耕栽培をしたアブラナ(品種:農林16号)を用いた。植物体のCd処理は10$$mu$$Mの濃度で2日間とし、GSH処理区では水耕液に1mMの濃度でGSHを添加した。処理後、収穫した根より、遠心分離法を用いて、セルサップを回収した。セルサップのCd濃度はフレームレス原子吸光法により測定した。各処理を行った植物のCdの吸収・移行・蓄積の様子はポジトロン放出核種イメージング技術(PETIS)を用いて、モニタリングし、その動態を比較することを試みた。セルサップの分析結果より、GSH添加区では対照区に比べて、シンプラスト、アポプラストにおけるCdの存在量が、それぞれ有意に減少していた。一方、収穫した根に蓄積したカドミウムの総量には有意な差は見られなかった。これらの結果は、GSHは根が吸収したCdのシンプラストにおける存在量を減らすことで、導管へのCdの積み込みを抑え、地上部へのCdの移行・蓄積を抑制していることを示唆している。PETISの実験では、根においてCdが吸収される様子を可視化することに成功した。画像解析の結果、GSHは根圏からのCdの吸収にも影響を及ぼしていることが確認できた。

口頭

ポジトロンイメージング技術を用いたイネのカドミウムの移行・蓄積における品種間差の解析

中村 進一*; 工藤 順一*; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 河地 有木; 石岡 典子; 藤巻 秀; et al.

no journal, , 

本研究では、プラナー型ポジトロン放出核種画像化システム(PETIS)を用いて、Cdの吸収・移行特性が異なる2品種のイネにおけるCdの動態を画像化し、それらを解析することにより、その機構の解明を目指した。実験材料にはCdを地上部に多く蓄積する品種の「長香穀」と日本型標準品種である「日本晴」を用いた。植物の根にポジトロン放出核種の$$^{107}$$Cdを投与した後、$$^{107}$$Cdより放出されるポジトロンの消滅位置の2次元分布を連続的に得ることにより植物体内におけるCdの移行・蓄積を可視化したところ、長香穀における地上部への$$^{107}$$Cdシグナルの蓄積量が、日本晴と比較して数倍高い結果が得られた。

口頭

アブラナ根におけるカドミウムの挙動に対するグルタチオンの影響

中村 進一*; 長坂 俊紀*; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 河地 有木; 石岡 典子; 藤巻 秀

no journal, , 

本発表では、植物の根に投与したグルタチオン(GSH)が地上部へのカドミウム(Cd)の移行・蓄積を抑制する現象の分子メカニズムを解明することを目指して、根におけるカドミウムの挙動を調べた実験の結果を報告する。供試植物としてアブラナを用い、Cd処理は10$$mu$$Mの濃度で2日間とし、GSH処理区では水耕液に1mMの濃度でGSHを添加した。処理後、収穫した根より、遠心分離法を用いて、セルサップを回収した。セルサップのCd濃度はフレームレス原子吸光法により測定した。各処理を行った植物のCdの吸収・移行・蓄積の様子はポジトロン放出核種イメージング技術を用いて、モニタリングし、その動態を比較することを試みた。セルサップの分析結果より、Cd添加区では対照区に比べて、シンプラスト,アポプラストにおけるCdの存在量が、それぞれ有意に減少していた。一方、収穫した根に蓄積したカドミウムの総量には有意な差は見られなかった。これらの結果は、GSHは根が吸収したCDのシンプラストにおける存在量を減らすことで、導管へのCdの積み込みを抑え、地上部へのCdの移行・蓄積を抑制していることを示唆している。PETISの実験では、根においてCdが吸収される様子を可視化することに成功した。画像解析の結果、GSHは根圏からのCdの吸収にも影響を及ぼしていることが確認できた。

口頭

根に与えたグルタチオンは植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積を選択的に抑制する

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 長坂 俊紀*; 伊藤 小百合; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀

no journal, , 

われわれの食の安全を脅かす要因の一つに、有害物質であるカドミウム(Cd)の農作物への蓄積がある。農作物へのCdの蓄積を抑制する技術の確立には、植物体内におけるCdの動態を解明し、それらを制御する必要がある。われわれがこれまでに行った研究では、植物の根に投与したグルタチオン(GSH)が地上部へのCdの移行・蓄積を抑制することを確認している。本発表では、GSHを植物体の特定の部位(根,ソース葉,シンク葉)に施用し、それらが植物体におけるCdの移行と蓄積に及ぼす影響を調べた。実験には水耕栽培をしたアブラナ(品種:農林16号)を用いた。植物のCd処理は10$$mu$$Mの濃度で2日間とし、同時にこれらの植物にGSH処理を行った。収穫した植物の地上部・地下部におけるCd蓄積濃度はICP発光法により測定した。また、植物のCdの吸収・移行・蓄積の様子をポジトロン放出核種イメージング装置(PETIS)によってモニタリングした。根にGSHを処理した植物では、地上部へのCd蓄積濃度が、通常のCd処理を行った植物に比べて、約20%に減少していた。一方で、地下部におけるCdの蓄積濃度には有意な差は見られなかった。これらの結果より、根へのGSH処理は、植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制することが明らかになった。PETISを用いた実験でも、根へのGSH処理が植物体の地上部へCdの移行・蓄積を抑制することを確認できた。

口頭

ポジトロンイメージング技術を用いたアブラナの植物体地上部へのカドミウムの移行と蓄積を抑制するメカニズムの解明

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 石岡 典子; 藤巻 秀

no journal, , 

これまでにわれわれが行った研究で、植物の根に与えたグルタチオン(GSH)が植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積を選択的に抑制することが確認されている。本研究では、植物体内におけるCdの挙動をポジトロンイメージング技術(PETIS)を用いて可視化し、この現象の分子メカニズムの解明を試みた。供試植物として水耕栽培をしたアブラナを用いた。水耕液中に1mMのGSHを添加し、$$^{107}$$Cd及びPETISを用いて、植物におけるCdの移行・蓄積の様子をモニタリングし、得られた画像データの解析をすることで、それぞれの植物体内におけるCdの挙動を比較した。Cd処理のみを行った植物(対照区)、Cdに加えてGSH処理を行った植物(GSH処理区)において、Cdの移行と蓄積の様子を再現性よく可視化することに成功した。画像解析の結果、GSHは、植物の根におけるCdの径方向輸送に影響を与えることによって、植物体の地上部へのカドミウムの移行を抑制していることが明らかになった。

口頭

チオール基を持つ物質が植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積に及ぼす影響

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石井 里美; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀

no journal, , 

農作物へのCdの蓄積を抑制する技術の確立には、植物体内におけるCdの動態を解明し、それらを制御する必要がある。われわれがこれまでに行った研究では、植物の根に投与したグルタチオン(GSH)が植物体の地上部へのCdの移行・蓄積を抑制することを確認している。本研究ではGSHと同様にチオール基を持つ化合物であるジチオスレイトール(DTT)を用いて比較実験を行った。実験には水耕栽培したアブラナを用い、ポジトロンイメージング技術(PETIS)により、GSH処理,DTT処理を行ったそれぞれの植物のCdの吸収・移行・蓄積の動態を画像化し、それらを解析した。DTT処理を行った植物ではGSH処理を行った植物と同様に植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制する効果が見られたが、長期間に渡る処理ではGSH処理とは異なり生育障害が見られた。この結果は、同じチオール基を持つ化合物でも、GSHとDTTでは植物の根における生理的な作用が異なることを示唆している。PETISによって得られた画像解析の結果によって、根におけるカドミウムの吸収のパターンがGSH処理とDTT処理では異なることが明らかになった。

口頭

根に与えたグルタチオンの化学形態が植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積に及ぼす影響

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 石井 里美; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀

no journal, , 

これまでの研究で、植物の根に投与したグルタチオンが植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制することを確認している。本研究では本現象へのグルタチオンの影響をさらに検証するため、還元型グルタチオン(GSH)と酸化型グルタチオン(GSSG)を用いてCdの吸収実験を行い、それらがCdの移行と蓄積に及ぼす影響を調べた。実験にはアブラナを用い、Cd処理は10$$mu$$Mの濃度で2日間行った。同時にこれらの植物にグルタチオン処理(GSH, GSSG)を行い、収穫した植物の地上部・地下部におけるCd蓄積濃度をICP発光分光法により測定した。また、ポジトロン放出核種イメージング技術(PETIS)を用いて、それぞれの処理を行った植物におけるCdの移行と蓄積の様子をモニタリングした。収穫した植物の地上部に蓄積したCd濃度は無処理区では約400nmol/gDWであったのに対し、GSH処理区では約100nmol/gDWで、GSSG処理区では約300nmol/gDWであった。一方、地下部に蓄積したCd濃度は、約4,000nmol/gDWで無処理区とグルタチオン処理区の測定結果には、有意な差は見られなかった。また、$$^{107}$$Cdを用いたPETISによるCd動態の可視化の実験の結果も、GSHとGSSGがCd吸収の初期段階でCd吸収に異なる影響を及していることが明らかになった。

口頭

グルタチオンによる植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積の抑制; カドミウム処理濃度の影響

中村 進一*; 鈴木 康大*; 鈴井 伸郎; 伊藤 正志*; 石井 里美; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀

no journal, , 

これまでの研究で、植物の根に部位特異的に投与したグルタチオン(GSH)が植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制することを確認している。本研究では異なるCd処理濃度で吸収実験を行い、それらがCdの移行と蓄積に及ぼす影響を調べた。実験には改変ホグランド液を用いて水耕栽培をしたアブラナを用いた。Cd処理は0.1$$mu$$Mから10$$mu$$Mの濃度で、2日間行った。同時にこれらの植物にGSH処理を行い、収穫した植物の地上部・地下部におけるCd蓄積濃度をICP発光分光法により測定した。また、$$^{107}$$Cd及びポジトロンイメージング技術(PETIS)を用いて、0.1$$mu$$Mと10$$mu$$Mの濃度でCd処理を行った植物におけるCd動態をモニタリングし、比較することを試みた。植物体の地上部と地下部に蓄積したCd量から、植物体の地上部へのCd移行率を求めると、Cd処理濃度が低くなるにつれてCd移行率は高くなった。一方、Cd処理濃度が低くなるとGSHが植物体の地上部へのCdの移行を抑制する効果は減少していた。$$^{107}$$Cdを用いたPETISによるCd動態の可視化の実験の結果も、Cd処理濃度を0.1$$mu$$Mにした場合は、Cdの地上部への移行と蓄積の抑制効果が減少することを示していた。

口頭

Imaging of $$^{107}$$Cd translocation and accumulation in rice plants (oryza sativa) by using PETIS (Positron Emitting Tracer Imaging System); Comparison between Nippon-Bare and Cho-kou-koku

中村 進一*; 工藤 順一*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 伊藤 小百合*; 石岡 典子; 伊藤 正志*; 川本 朋彦*; 松本 眞一*; 小玉 郁子*; et al.

no journal, , 

We visualized Cd long-distance transport and accumulation of two rice varieties (japonica rice cv Nippon-Bare and indica rice cv Cho-Kou-Koku) by using PETIS (Positron Emitting Tracer Imaging System). Imaging of $$^{107}$$Cd signals accumulation demonstrated that Cd was accumulating in the base of leaf sheath, especially. Patterns of Cd accumulation in their shoots were different when their time courses of Cd accumulation in their shoots were compared. Our experimental results suggested that indica rice cv Cho-Kou-Koku might have mechanism to accumulate Cd in their shoots positively.

口頭

グルタチオンの施用がアブラナの亜鉛動態に及ぼす影響

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 加賀 光哉*; 石井 里美; 尹 永根; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀

no journal, , 

これまでの研究で、植物への部位特異的なグルタチオン(還元型:GSH)の施用が、植物のZn動態に影響を及ぼすことを確認している。本研究ではこの現象の分子メカニズムの解明を目指して、さらなる検討を重ねた。実験にはアブラナを用いた。GSHは葉又は根に部位特異的に、4日間又は10日間施用した。収穫した植物のZn蓄積量はICP発光分析により算出した。ポジトロンイメージング技術を用いて、アブラナにおけるZnの吸収・移行・蓄積を可視化し、GSHの施用がZn動態に及ぼす影響を調べた。通常の条件で水耕栽培した植物の地上部におけるZn蓄積量は乾物重1gあたり約330nmol(330nmol/gDW)であった。これに対し、10日間の葉へのGSH処理を行った植物の地上部におけるZn蓄積量は約520nmol/gDWで、Zn蓄積量は有意に増加していた。その一方で地下部におけるZn蓄積量は、対照区では540nmol/gDW、GSH処理区では520nmol/gDWで、有意な差は見られなかった。また、Znの蓄積量が有意に増加したのは葉に部位特異的にGSHを施用した場合のみであった。ポジトロンイメージング実験の結果、葉に施用したGSHが根におけるZnの吸収とZnの地上部への移行を促進している様子を可視化することができた。

口頭

植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積を抑制するグルタチオンの効果

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 近藤 ひかり*; 河地 有木; 尹 永根; 石井 里美; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀

no journal, , 

これまでに行った研究で、植物の根に部位特異的に投与したグルタチオン(GSH)が植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制することを確認している。本発表では、この現象の分子メカニズムを解明することを目的とした。各実験には水耕栽培をしたアブラナを用い、Cd処理濃度はいずれの場合も10$$mu$$Mとした。まず、通常の温度条件(24$$^{circ}$$C)と低温条件(2$$^{circ}$$C)でCd吸収実験を行い、根に与えたGSHがCd動態に及ぼす影響を調べた。低温条件でCd処理を行った場合、GSHによる植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制する効果が失われた。この結果から、植物の根においてGSHによって活性化される何らかの生理的なメカニズムが機能することが示唆された。また、ポジトロンイメージング技術によって、Cd動態を撮像した画像の解析を行ったところ、GSH処理によって、根におけるCdの排出が活性化されていることを示す結果が得られた。そこで、根からのCdの排出に対するGSHの影響を調べたところ、24時間のCd前処理を行った植物の根からのCdの排出量は、対照区では、24時間で根の新鮮重1gあたり約120nmolであったのに対し、GSH処理区では約150nmolと有意に増加していた。この結果から、根に与えたGSHは根からのCdの排出を活性化することで、根の細胞質に存在するCd濃度を下げ、植物体の地上部に移行するCdの量を抑制することに機能していると考察した。

口頭

根に与えたグルタチオンが植物のカドミウム動態に及ぼす影響

中村 進一*; 鈴井 伸郎; 長坂 俊紀*; 石岡 典子; 伊藤 小百合*; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀

no journal, , 

これまでの研究で、植物の根に部位特異的にグルタチオン(GSH)を与えることで植物体の地上部へのCdの移行と蓄積が抑制される現象を見出した。本研究では、GSHが植物体内のCd動態に及ぼす影響を詳細に解析した。実験には水耕栽培をしたアブラナ(品種:農林16号)を用い、GSH処理区および対象区におけるCdの長距離輸送と根内の径方向輸送を調べた。その結果、GSH処理によって根の細胞質中に存在するCdの濃度は有意に低下し、導管内を移行するCdの濃度も有意に減少していた。また、PETISを用いた実験では、根に与えたGSH処理が植物体の地上部へCdの移行・蓄積を抑制している様子を可視化することができた。得られた動画像データを用いて、植物体の地上部,地下部などの各関心領域におけるCdの蓄積の経時変化を解析したところ、根へのGSH処理によって根からのCdの放出が活性化されていることを示唆する結果が得られた。

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