根伸長過程で作動する、細胞外放出物質による酸性ストレス回避戦略、に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660065
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 助教授 (70007079)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 利徳 山形大学, 農学部, 助教授 (80202670)
• Keywords: アルミニウム耐性 / 原形質膜 / プロトプラスト / グルカン / 有機酸放出 / ランタン / イツテルビウム / シリカマイクロビーズ

Research Abstract

根伸長過程で作動するAl過剰害は(1)根端細胞分裂阻害、(2)根伸長阻害の両面から解析される必要がある。しかし、他及び本研究結果から、Alは根端・外側表面から高濃度に集積することが明らかとなった。それゆえ、前述の(1)(2)は根細胞自体にとっては同一の害作用を意味する可能性があると推定される。従って、細胞レベルでは根端細胞は何故Alを集積するかという点に問題が整理される。Alイオンの細胞への取り込み機構や細胞内の局在性を支配するのはイオンポテンシャル(IP)と予想されるので、Alイオンの特異的反応座を明らかにするために、同じ三価陽イオンでIPがAl^<3+>>Yb^<3+>>La^<3+>であることを利用した。その結果、根精製プロトプラスト表面でのグルカン合成量はAl》Yb>Laで、Al耐性種は原形質膜上に均一に分布するが、Al感受性種は不均一に島状に分布する。このグルカンにはβ-1、3結合が含まれ、FDA viabilityはAl>Yb>Laで、グルカン非合成条件下でのプロトプラスト凝集性はAl>Yb>Laであった。それゆえ、Alは原形質膜に特異的に結合し、そのため原形質膜上に存在するGSIIを活性化させβ-1、3-グルカン量を増大させるが、Al感受性種は膜自体の損傷が著しいためにグルカン合成が抑えられる。グルカン非合成条件下での凝集性の結果もAlの原形質膜との強い結合を支持している。一方、別の実験から、Al耐性種ほど根端プロトプラスト負荷電量が少なかった。そこで、無毒なAl(OH)_3でコートし正に帯電させたシリカマイクロビーズ(SMB)を反応させた結果、Al耐性種から得たプロトプラストほど密度勾配遠心によって底部に多数集められた。Al害やAl耐性細胞は原形質膜へのAl吸着性に起因するものと示唆された。SMBに少量の水溶液を加えることによって寒天状の固形培地が得られた。Al耐性種ほど錯形成能の強い有機酸を大量に放出した。Al害程度は培地中のAl濃度と有機酸放出速度とにより決定されると推定された。

Research Products

• [Publications] 我妻 忠雄: "金属コート・シリカマイクロビーズを用いたAl耐性細胞の分離とその応用ーアルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(18)ー" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 38. 80-80 (1992)
• [Publications] T.Wagatsuma: "Recent hypothetical mechanism of aluminum tolerance and the separation of supposed Al-tolerant root cells." Plant-Soil Interactions at Low pH. 54-62 (1992)
• [Publications] 我妻 忠雄: "Al耐性における根プロトプラスト原形質膜、細胞壁の意義(i)ーアルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(19)ー" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 39. (1993)
• [Publications] 我妻 忠雄: "液体および無機ゲル培地における有機酸濃度とAl過剰害(i)ーアルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(20)ー" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 39. (1993)
• [Publications] 我妻 忠雄: "根伸長過程で作動する、数種のAl耐性機構の評価ーアルミニウム過剰条件に対する抗抵性の比較(21)ー" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 39. (1993)
• [Publications] T.Wagatusma: "Destruction of plasmalemma and cell wall synthesizing system in the early stages of Al stress,and a new trial of the collection of Al-tolerant root cells." Abstracts of Third International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH. (1993)