植物のアルミニウムストレスに対する応答と耐性誘導に関する初期反応の解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07456040
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 松本 英明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)
• 研究分担者: 馬 建鋒 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助手 (80260389) ; 山本 洋子 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (50166831)
• キーワード: 酸性土壌 / アルミニウムストレス / 障害 / 耐性機構 / 有機酸分泌 / 耐性遺伝子 / 耐性植物 / 酵母

研究概要

Al耐性の機構について、植物体内でAlとキレート結合を生成している物質を検索することを中心に行った。Al複合体のリガンドを同定するため、アジサイ葉粗抽出液を高速液クロで分画すると有機酸に相当するいくつかのピークが認められた。さらにSephadex G-10で精製すると保持時間8.8分にピークを認め、このピークには粗抽出液中の80%のAlが含まれていた。さらに、Sephadex G-10で精製すると8.8分にのみ単一のピークを認め、全体の65%のAlが含まれていた。このサンプルの^<27>Al-NMRのケミカルシフトは10.9ppmに認めた。さらにこのピークを同定するため、標準物質としてクエン酸をHPLCで分析すると、8.8分の所に溶出した。Al-クエン酸(1:1)複合体の^<27>Al-NMRのケミカルシフトは10.7ppmに認めた。さらにリガンドの構造を明らかにするため陽、陰イオン樹脂を用いて純化したものをイオン排除HPLCで分画した結果、単一のピークを与え、クエン酸と一致した。以上の結果から、アジサイ葉中のAlの大部分はクエン酸と1:1の割合で結合していることが明らかになった。トウモロコシ根の伸長は20μM Al、22時間処理により50%の伸長阻害を示したが、ハイドランジャの細胞溶液中から分離したAl複合体(20μM Al)は伸長の阻害を起こさなかった。これらの結果からハイドランジャは大量のAlを含んでいるにもかかわらず、細胞内でクエン酸とキレート結合して無毒化することによりAlストレスに対して抵抗性を獲得していることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Ma,J.F.: "Al-induced inhibition of root elongation in corn,Zea mays L.is overcome by Si addition." Plant Soil. (in press).
• [文献書誌] Ma,J.F.: "Internal detoxification mecahnism of aluminum in Hydrangea macrophylla. Identification of Al form in the leaves." Plant Physiology. (in press).
• [文献書誌] Ezaki,B.: "Exoression of a moderately anionic peroxidase is induced by aluminum treatment in tobacco cells ; Possible involvement of peroxidase isozymes in aluminum ion stress." Physiologia Plantarum. 96. 21-28 (1996)
• [文献書誌] Mastumoto,H.: "Response of the plant root to aluminum stress : analysis of the inhibition of the root elongation and changes in membrane function." J.Plant Research. 109. 99-105 (1996)
• [文献書誌] Sasaki,M.: "Lignin deposition induced by aluminu in wheat (Triticum aestivum) roots." Physiologia Plantarum. 96. 193-198 (1996)
• [文献書誌] Yamamoto,Y.: "Tolerance to aluminum acquired during phosphate starvation of cultured tobacco cells." Plant Physiology. 112. 217-227 (1996)