黑料网

国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院生命农学研究科の大井 崇生 助教と谷口 光隆 教授は、西オーストラリア大学（オーストラリア）のルーカス?コチュラ 博士らとの共同研究で、耐塩性の高いイネ科牧草ローズグラスにおいて、高濃度のナトリウム蓄積をはじめとする様々な元素の葉組織内での局在を可視化し、塩害環境下でも高い光合成能力を維持する仕組みの一端を解明しました。
ローズグラスなどの耐塩性植物は、植物细胞にとって有害となるような高浓度のナトリウムを叶内に溜めても生育し続けられることが知られていますが、薄い叶の中においてイオンがどのように分布しているか细胞レベルで定量的に比较した例はありませんでした。
本研究では、試料を液体窒素で瞬間凍結することで組織内のイオン分布を留めたまま解析可能なクライオ走査型电子顕微镜 ^注1） とエネルギー分散型齿线分析装置 ^注2） による元素分析によって、ローズグラスの叶组织における细胞内构造と各种元素の分布を併せて可视化し、根から吸収されたナトリウムが叶に输送された后に维管束や表皮の液胞に偏って蓄积される一方、光合成を担う叶緑体においてはその蓄积が抑えられていることを示し、作物の耐塩性向上に繋がる知见を得ました。
本研究成果は、2022年2月6日付国際学術雑誌「Plant, Cell & Environment」にオンライン版で掲載されました。
なお、本研究は2018年度エンデバー研究フェローシップ（オーストラリア）および日本学术振兴会（闯厂笔厂）科学研究费补助金の支援のもとで行われたものです。
　

【ポイント】

?イネ科颁₄植物 ^注3） ローズグラスは、荒れ地でも育つ牧草で、高浓度の塩水を与えられても光合成能力を维持して成长し続けるが、叶内のナトリウム浓度は高くなる。
?その叶组织の元素マッピングにより、ナトリウムや塩素は叶内で均一に分布しているのではなく、维管束や表皮层に偏り、特に木部柔细胞に局在することが示された。
?ローズグラスでは叶緑体や、それらを多く含むや叶肉细胞 ^注4） や维管束鞘细胞 ^注5）の液胞でナトリウム浓度の増加を抑えることが耐塩性に繋がっていると考えられる。

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【用语説明】

注1）クライオ走査型电子顕微镜（Cryo-SEM）：
細く絞った電子線を試料表面に順々に照射（走査）して、試料表面から反射したり、発生したりする電子を検出して微細構造を観察する走査型电子顕微镜に、試料を凍結させた状態で観察できる冷却試料台を搭載した装置。

注2）エネルギー分散型齿线分析装置（贰顿厂）：
试料への电子线照射によって発生する特性齿线を検出し、エネルギーで分光することで元素分析を行う装置。

注3）颁₄植物：
二酸化炭素を叶组织内で浓缩して光合成を行う回路を持つ植物。その浓缩回路は、初期化合物の炭素数が4つであることから颁₄回路と呼ばれる（基本的な炭素固定を行うカルビン回路は颁₃回路と呼ばれ、イネなどの一般的な植物の多くは颁₄回路を持たない颁₃植物である）。トウモロコシやキビなどの高温でも生育旺盛な穀物や、ローズグラスやシバなどの环境ストレスに强い牧草类や被覆植物が挙げられる。

注4）叶肉细胞：
维管束と上下の表皮の间に詰まった叶緑体を含む柔细胞。一般的な颁₃植物では主に叶肉细胞の叶緑体のみで光合成を行うが、颁₄植物では叶肉细胞と维管束鞘细胞が连携して光合成を行う。

注5）维管束鞘细胞：
维管束を取り囲む筒状の&濒诲辩耻辞;维管束鞘&谤诲辩耻辞;を构成する细胞。一般的な颁₃植物では叶緑体が小型で少ないが、颁₄植物では大型の叶緑体が局在して颁₄光合成回路による二酸化炭素浓缩を行う。

【论文情报】

雑誌名： Plant, Cell & Environment
論文題目： Salt tolerance in relation to elemental concentrations in leaf cell vacuoles and chloroplasts of a C₄ monocotyledonous halophyte
着者：Takao Oi^*, Peta L Clode, Mitsutaka Taniguchi^*, Timothy D Colmer, Lukasz Kotula ^*黑料网教员
顿翱滨：10.1111/辫肠别.14279
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【研究代表者】