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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:1 パーセンタイル:37.03

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.

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

Glutathione, applied to roots specifically, has effects on Cd behavior 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

no journal, , 

We proved that application of glutathione (GSH) to roots reduced Cd accumulation in the shoot of oilseed rape plants selectively. The effects of GSH application to roots on Cd behavior in the whole plant body was visualized and analyzed by using PETIS (positron-emitting tracer imaging system). Further research was performed to investigate the molecular mechanisms of this phenomenon. Oilseed rape plants were grown hydroponically. Four-week old seedlings were used in Cd and GSH treatment experiments. After harvest, Cd content in each part of seedling was measured by using an inducitively coupled plasma atomic emission spectrometer. And time-series images of the $$^{107}$$Cd distribution were obtained using PETIS. As a result, there were differences in Cd contents in shoots of plants which were treated in different GSH concentration. 10 $$mu$$M GSH in hydroponic solution had little effect on Cd behavior although 1 mM GSH had obvious effect. We also succeeded to obtain fine serial images of Cd behavior in oilseed rape plants by using PETIS. Strong $$^{107}$$Cd signals were observed in the shoot base. Our experimental results suggested that some signals, triggered by GSH, might operate in roots and play an important role in distributing Cd in the plant body. Some level of GSH is required to induce these signals.

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