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

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04660065
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 教授 (70007079)
• 研究分担者: 阿部 利徳 山形大学, 農学部, 助教授 (80202670)
• キーワード: アルミニウム耐性 / 原形質膜 / プロトプラスト / β-グルカン合成 / 有機酸放出 / ランタン / イッテルビウム / シリカマイクロビーズ

研究概要

(1)Al^<3+>の特異的初期作用座の解明:同じ3価であるがイオンポテンシャル順位のAl^<3+>>Yb^<3+>>La^<3+>であることを利用して調査した。その結果、根端から得たプロトプラスト表面でのβ-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のに対して、Al感受性種は不均一な島状に分布し、これにはβ-1、3結合が含まれ、FDA viaabilityはAl<Yb<Laであり、根における金属分布はAl>Yb>Laの順に外側に多く、Laでは根全細胞で不可逆的原形質分離が顕著になり、根伸長阻害とK含有率低下が3種金属の中で最も著しく、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。以上の結果は、Alの特異的初期作用座は根端細胞の原形質膜であることを示している。(2)根端細胞原形質膜の表面負荷電量に基づくAl耐性細胞の分離:Al耐性種間差は根端CECと無関係であったが、原形質膜の表面負荷電量の小さい種でAl耐性であった。そこで無毒なAl(OH)_3を混合したシリカマイクロビーズ(SMB)を調整した。これはpH5.3で最高正荷電を有しており、精製根端プロトプラストと混合し、密度勾配遠心によって、viableな状態でAl耐性プロトプラストほど底部に多数集められた。(3)Al非含有固形培地の調整と根からの放出有機酸分析:実際の土壌に類似の物理条件のAl非含有寒天状固形培地は、SMBに少量の培養液を加える事によって調整可能であり、根からの放出有機酸は吸引濾液から得られた。(4)Al耐性と放出有機酸の関係:Al^<3+>とのcomplex形態能の強いクエン酸+リンゴ酸+酒石酸の合量はイネ》トウモロコシ>エンドウであり、またトウモロコシ品種間においても、Al耐性品種程、合量値が高かった。しかしながら、有機酸濃度はAl^<3+>濃度よりも著しく低く、さらに土壌との収着量も著しいので、放出有機酸によるAl^<3+>の解毒効果は過大評価に注意する必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Toshinori Abe: "Varietal variation in biockemical changes during growth and differentiation of rice callus cultures" 遺伝学雑誌. 69(印刷中). (1994)
• [文献書誌] 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-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(18)-" 日本土壌肥料学会講要集. 38. 80-80 (1992)
• [文献書誌] 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-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(19)-" 日本土壌肥料学会講要集. 39. 67-67 (1993)
• [文献書誌] 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)-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(18)-" 日本土壌肥料学会講要集. 39. 263-263 (1993)
• [文献書誌] 我妻 忠雄: "Al害部位の特定-Al^<3+>,Yb^<3+>,La^<3+>での比較- -アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(21)-" 日本土壌肥料学会講要集. 40(印刷中). (1994)
• [文献書誌] 我妻 忠雄: "Al耐性における根細胞外放出物質の意義(I)-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(22)-" 日本土壌肥料学会講要集. 40(印刷中). (1994)
• [文献書誌] Tadao Wagatsuma: "Proceedings of the Third International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH" Kluwer Academic Publishers(印刷中), (1994)
• [文献書誌] 阿部 利徳: "育種とバイオサイエンス" 養賢堂, 17 (1993)