アブサイシン酸の葉面散布はカドミウムストレスを緩和し、カドミウム感受性レタス( L.)の遺伝子型の栄養品質と食品安全性を向上させることがわかった

Foliar application of abscisic acid mitigates cadmium stress and increases food safety of cadmium-sensitive lettuce ( L.) genotype.

• Mohammed Mujitaba Dawuda
• Weibiao Liao
• Linli Hu
• Jihua Yu
• Jianming Xie
• Alejandro Calderón-Urrea
• Yue Wu
• Zhongqi Tang

抄録

カドミウム（Cd）は、植物の代謝プロセスや農産物の安全性に悪影響を及ぼす有害な非必須重金属の一つです。しかし、植物ホルモンは植物の様々なストレスに対する耐性を向上させることができる。本研究では、外因性アブシジン酸（ABA）がカドミウム（Cd）感受性レタス遺伝子型（）の生化学的・生理的過程及び食品安全性に及ぼす影響を検討した。苗には5つの処理を施した。(i) コントロール(未処理株), (ii) 100 µM CdCl, (iii) 100 µM CdCl+10 µg L ABA (iv) 10 µg L ABA, (v) 0.01 g L ABA 阻害剤(フルリドン)]の5つの処理を14日間水耕栽培システムで行った。その結果、100μMのCdClは過酸化水素(HO)とマロンジアルデヒド(MDA)の含有量を増加させ、光合成と植物のバイオマスを減少させた。また，葉に含まれる必須栄養素（銅を除く）の含有量は減少したが，植物の葉や根に含まれる有毒カドミウムの含有量は増加した。また，フルリドン(0.01 g L)の葉面散布は，HOとMDAの含有量を増加させ，酸化ストレスの原因となった。また，植物の葉に含まれる栄養元素の含有量も減少した。しかし，外因性ABA(10 µg L)は，カドミウムによるストレスを緩和し，抗酸化酵素活性，光合成，バイオマスを増加させた。さらに、外因性ABAはカドミウム処理下で葉の必須栄養素の含有量を増加させたが、カドミウム含有量を減少させた。これらの結果から，ABAの葉面散布はカドミウムストレスを緩和し，カドミウム感受性レタスの栄養価と食の安全性を向上させることが明らかになった。

Cadmium (Cd) is among the toxic non-essential heavy metals that adversely affect plants metabolic processes and the safety of produce. However, plant hormones can improve plant's tolerance to various stresses. This study investigated the effect of exogenous abscisic acid (ABA) on the biochemical and physiological processes and food safety of cadmium (Cd)-sensitive lettuce genotype (). Seedlings were subjected to five treatments: [(i) Control (untreated plants), (ii) 100 µM CdCl, (iii) 100 µM CdCl+10 µg L ABA (iv) 10 µg L ABA, and (v) 0.01 g L ABA-inhibitor (fluridone)] for fourteen days in hydroponic system. The 100 µM CdCl increased the contents of hydrogen peroxide (HO) and malondialdehyde (MDA), decreased photosynthesis and plant biomass. Moreover, it decreased the contents of essential nutrients (except copper) in the leaves but increased the contents of toxic Cd in the leaves and roots of the plants. Foliar application of fluridone (0.01 g L) also caused oxidative stress by increasing the contents of HO and MDA. It also decreased the contents of nutrient elements in the leaves of the plants. However, exogenous ABA (10 µg L) mitigated the Cd-induced stress, increased antioxidant enzymes activities, photosynthesis and plant biomass under CdCl treatment. Remarkably, exogenous ABA increased the contents of essential nutrient elements but decreased the Cd content in leaves under the CdCl treatment. Our results have demonstrated that foliar application of ABA mitigates Cd stress and increases the nutritional quality and food safety of Cd-sensitive lettuce genotype under CdCl treatment.

©2020 Dawuda et al.