アルミニウムイオンの根での結合時、根伸長時に作動する耐性機構の解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08660070
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 五十嵐 太郎 新潟大学, 農学部, 教授 (50018537)
• キーワード: アルミニウム耐性 / FDA-PI / 根端 / 原形質膜 / 透過性 / プロトプラスト

研究概要

幼植物根はA1処理によって種々の程度にA1害を受けつつ伸長し続けるので、根へのA1結合時のレスポンスとその後の伸長時のレスポンスを区別する事が重要である。以下に得られた結果を列挙する。イネ(強)、トウモロコシ(中)、エンドウ(弱)、オオムギ(最弱)を用いた。高濃度A1処理時の根端A1含有率はA1耐性と負の相関があるが、根端や根端細胞壁のCECとは無関係であった。また、弱い植物程、根端K、PあるいはMgがA1処理によってより著しく低下した。さらに、イネ、トウモロコシ、エンドウ、コムギ、ソルゴ-の夫々数十品種から選抜した各強弱品種においても、これらの関係は同じであった。以上は24時間処理時の結果である。20μMA1、1時間処理(根端2mm)で強いイネではK、C1が高く、弱いオオムギでは逆に低くなった(EPMA分析)。培地へのエフラックス量もこれに対応していた。次に、1時間程度A1処理(100μM位)した直後のFDA-PI染色では原形質膜(PM)は正常であるが、その後A1非含有培地で数時間再伸長させると、弱い植物でPM破壊がより著しく、またA1前処理後クエン酸短時間処理すると正常になった。根端から得たプロトプラストで再伸長の代わりに、低張液を用いると、根と同じ結果が得られた。さらに、プロトプラストとそのゴ-ストとのA1含有率比は弱い植物程1に近かった。以上の結果は、弱い植物ほど短時間で根端PMが多量のA1で飽和され、透過性が増大し、Kの漏出やA1の侵入が起こり、根の伸長に伴って、これらが激化すると整理される。

研究成果

• [文献書誌] Tadao Wagatsuma: "Alminum-tolerant protoplasts from roots can be collected with positively charged silica microbeads : a method based on differences in surface negativity" Plant and Cell Physiology. 36(8). 1493-1502 (1995)
• [文献書誌] Satoru Ishikawa: "Comparative toxicity of Al^<3+>,Yb^<3+>,La^<3+> to root-tip cells differing in tolerance to high Al^<3+> in terms of ionic potentials of dehydrated trivalent cations" Soil Science and Plant Nutrition. 42(3). 613-625 (1996)
• [文献書誌] 我妻忠雄: "アルミニウムストレスと幼植物体内養分ホメオスタシス-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(28)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 43(印刷中). (1997)
• [文献書誌] 我妻忠雄: "根から放出された低分子有機酸の挙動とアルミニウム耐性における意義-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(29)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 43(印刷中). (1997)
• [文献書誌] 石川覚: "Alストレスに対する根端細胞原形質膜の短時間応答-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(30)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 43(印刷中). (1997)
• [文献書誌] 我妻忠雄: "根端由来プロトプラストのAl吸収キネティクスとAl耐性品種間差の関連-アルミニウム過剰条件に対する抵抗性の比較(31)-" 日本土壌肥料学会講演要旨集. 43(印刷中). (1997)
• [文献書誌] 我妻忠雄: "植物栄養・肥料の辞典" 朝倉書店(印刷中), (1997)