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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 (
) 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.
L.)中村 進一*; 鈴井 伸郎; 長坂 俊紀*; 石岡 典子; 河地 有木; 松橋 信平; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀
no journal, ,
We investigated effects of GSH to Cd transport and accumulation when GSH was administered to specific organs. Plants were grown hydroponically in a green house and were treated with Cd and GSH. After 2-day treatment, we visualized Cd movement in plants using the position-emitting tracer imaging system (PETIS). Reduction of Cd transport and accumulation by GSH, administered to roots, was also confirmed by serial images of Cd movement, obtained by PETIS. Our results demonstrated that effects of GSH to Cd transport and accumulation in the plants were different in the organs where GSH was administered.
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; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀
no journal, ,
In our previous work, responses of GSH in sieve tubes to Cd treatment were investigated. These results suggested that GSH might be playing important roles in controlling Cd movement in plants. In this work, effects of GSH to Cd transport and accumulation were investigated when GSH was administered to specific organs. Plants were grown hydroponically in a green house and were treated with Cd and GSH. After 2D treatment, Cd content in their shoots and roots were measured. We employed PETIS (Position Emitting Tracer Imaging System) to visualize Cd movement in plants and analyzed the dynamics with the obtained image data. Cd content in the shoots was drastically reduced when their roots were treated with GSH. However, Cd content in the shoots increased slightly when sink-leaves were treated with GSH. Reduction of Cd transport and accumulation by GSH, administered to roots, was also confirmed by serial images of Cd movement, obtained by PETIS. Our results demonstrated that effects of GSH to Cd transport and accumulation in the plants were different in the organs where GSH was administered.
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
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。
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10M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。
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。
中村 進一*; 鈴井 伸郎; 長坂 俊紀*; 尹 永根; 石井 里美; 河地 有木; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 藤巻 秀
no journal, ,
食の安全を脅かす要因の一つに、有害重金属元素であるカドミウム(Cd)の農作物への蓄積がある。農作物のCd含量を減らす栽培技術を確立するためには、高等植物におけるCd動態を解明し、それらを制御する必要がある。これまでに行った研究で、根圏に存在するグルタチオン(GSH)が植物体の地上部へのCdの移行と蓄積を抑制する現象を見出している。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指して行った実験の結果を紹介する。実験には水耕栽培したアブラナを用いた。今回の発表で紹介する実験では、植物のCd処理濃度は10Mとした。ポジトロンイメージング技術で植物及び水耕液のCd動態を撮像し、その画像解析を行ったところ、根圏に存在するGSHが根におけるCdの排出を活性化していることを示す実験結果が得られた。そこで、根からのCdの排出に対するGSHの影響を調べた。予めCd処理を行った植物根からのCdの排出量はGSHの存在で有意に増加した。また、根の細胞質におけるCd濃度はGSH処理で有意に低下した。これらの実験結果から、根圏に存在するGSHは根からのCdの排出を活性化し、根の細胞質に存在するCd濃度を下げることで植物体の地上部に移行するCdの量を抑制していることが明らかになった。
