| 研究課題/領域番号 |
15K14673
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
渡部 敏裕 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60360939)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 有害元素 / 有益元素 |
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| 研究実績の概要 |
有害元素による抗酸化ストレス活性の劇的な上昇が生育環境における他の様々なストレスに対する耐性を強化し、それが有害元素による生育促進現象として観察される、という仮説を立て以下の実験を行った。
1. 様々なストレス環境下での各有害元素の有益性
(1) 好ナトリウム植物とされるテンサイを高温/適温あるいは強光/通常光条件下で栽培し、ストレス下におけるナトリウムの効果を調べた。高温/適温処理では、高温処理、適温処理ともにNaにより生育が促進されたが、生育が悪かった高温処理でナトリウムの生育促進効果が大きかった。抗酸化ストレスに関係する各種酵素活性も両温度処理でナトリウムによって上昇し、その度合は高温処理時に大きく生育応答と同じ傾向を示したが、酸化ストレスの指標である脂質過酸化に対してナトリウムは影響しなかった。一方、強光/通常光処理では、強光処理下においてナトリウムの著しい生育促進効果が認められた。過酸化脂質は強光処理で増加したがナトリウムによって大きく低下した。しかしながら、抗酸化ストレスに関係する各種酵素活性はナトリウムによって低下したため、これらの酵素は酸化ストレスの解消には関わっていないと考えられた。恐らくナトリウムによる光合成活性の上昇が光阻害を軽減し、酸化ストレスを軽減した結果、生育が大きく促進されたものと理解された。
(2) 好アルミニウム植物であるメラストーマを適温/低温で栽培し、ストレス下におけるアルミニウムの効果を調べた。両温度処理ともにアルミニウムによって生育が促進され、特に根で顕著であった。低温処理下では、アルミニウム不在下では根の伸長域に壊死が見られたが、アルミニウム添加により完全に回復した。この生育変動に根の過酸化脂質の変動は伴われなかった。
2. 網羅的な代謝成分の解析
GC-MSによる代謝成分の網羅的解析のためにサンプル調製、測定条件の検討を行い、実施の目処がついた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初に掲げた抗酸化ストレス活性の強化が有害元素による生育促進に関わるという予想を支持する結果は得られなかったが、抗酸化ストレス活性の強化以外の要因によりアルミニウムおよびナトリウムともにストレス環境下で生育促進効果が大きくなる現象は確認され、今後の研究の方向性が明確になったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
1.のテンサイを用いた研究については、光合成に対するナトリウムの影響が予想されるため、光合成速度やクロロフィル蛍光などの測定と、代謝成分・無機成分の網羅的な解析を組合せ生育促進メカニズムを明らかにする。2.のメラストーマを用いた研究については、低温で根に発生する障害の原因と、なぜアルミニウムがそれを回復させるのかを主に脂質に着目して研究を進めたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
想定していたアルミニウム有益性の検討を行う実験が、栽培・処理条件の検討などに時間を要して進まなかったため、分析や解析に関わる費用に残額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
栽培・処理条件の検討がほぼ完了したため、本年度の支出に前年度未使用分を充当する。また、ナトリウム有益性の試験で新規性の高い結果が得られたので、オープンアクセスジャーナルへの論文投稿料・掲載料にも支出したい。
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