クワ（Morus alba L.）苗葉のNaClおよびNaHCOストレスに対する活性酸素代謝および抗酸化機構の生理学的およびプロテオミクス的応答（英文

Physiological and proteomic responses of reactive oxygen species metabolism and antioxidant machinery in mulberry (Morus alba L.) seedling leaves to NaCl and NaHCO stress.

• Zhang Huihui
• Li Xin
• Guan Yupeng
• Li Mabo
• Wang Yue
• An Meijun
• Zhang Yuehui
• Liu Guanjun
• Xu Nan
• Sun Guangyu

抄録

本論文では、100mMのNaClおよびNaHCOストレスが桑苗葉の活性酸素種(ROS)代謝に及ぼす影響と、ROS代謝の生理的およびプロテオミクス的側面について検討した。その結果、NaClストレスは桑苗葉の光合成と呼吸にほとんど影響を与えないことがわかった。葉のスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）活性と関連タンパク質の発現は程度の差こそあれ増加したが、スーパーオキシドアニオン（O-）の蓄積は観察されなかった。NaHCOストレス下では、光合成と呼吸が有意に阻害され、O-生成率とHO含量が増加した。NaHCOストレス下では、カタラーゼ(CAT)の活性とCAT(W9RJ43)の発現が増加した。NaHCOストレスに応答して、CATの活性と発現は有意に低下したが、ペルオキシダーゼ(POD)のHO消去能力は増強された。桑苗葉のアスコルビン酸-グルタチオン（AsA-GSH）サイクルは、NaClストレスとNaHCOストレスの両方で増強された。2-CysペルオキシレドキシンBAS1（2-Cys Prx BAS1）の発現は、チオレドキシンF（TrxF）、チオレドキシンO1（TrxO1）、チオレドキシン様タンパク質CITRX（Trx CITRX）、およびチオレドキシン様タンパク質CDSP32（Trx CDSP32）とともに、NaClストレス下で有意に増加した。NaHCOストレス下では、フェレドキシン-チオレドキシン還元酵素（FTR）の電子供与体であるチオレドキシンM（TrxM）、チオレドキシンM4（TrxM4）などのTrx関連タンパク質とともに発現が増加した。チオレドキシンX（TrxX）、TrxF、Trx CSDP32が有意に減少したことから、桑苗葉のHOを消去するチオレドキシン-ペルオキシレドキシン（Trx-Prx）経路の機能が阻害されていることが示唆された。以上のことから、NaClストレス下では桑苗葉の過剰なO-の産生が抑制され、CAT、AsA-GSHサイクル、Trx-Prx経路によってHOが効果的にスカベンジャーされることが示唆された。NaHCOストレス下では，PODやAsA-GSHサイクルの機能が向上したにもかかわらず，SODによるO-の消去は効果的ではなく，CATやTrx-Prx経路によるHOの消去は抑制され，桑苗葉の酸化的損傷を低減することはできなかった。

In this paper, the effects of 100 mM NaCl and NaHCO stress on reactive oxygen species (ROS) and physiological and proteomic aspects of ROS metabolism in mulberry seedling leaves were studied. The results showed that NaCl stress had little effect on photosynthesis and respiration of mulberry seedling leaves. Superoxide dismutase (SOD) activity and the expression of related proteins in leaves increased by varying degrees, and accumulation of superoxide anion (O·) not observed. Under NaHCO stress, photosynthesis and respiration were significantly inhibited, while the rate of O· production rate and HO content increased. The activity of catalase (CAT) and the expression of CAT (W9RJ43) increased under NaCl stress. In response to NaHCO stress, the activity and expression of CAT were significantly decreased, but the ability of HO scavenging of peroxidase (POD) was enhanced. The ascorbic acid-glutathione (AsA-GSH) cycle in mulberry seedling leaves was enhancement in both NaCl and NaHCO stress. The expression of 2-Cys peroxiredoxin BAS1 (2-Cys Prx BAS1), together with thioredoxin F (TrxF), thioredoxin O1 (TrxO1), thioredoxin-like protein CITRX (Trx CITRX), and thioredoxin-like protein CDSP32 (Trx CDSP32) were significantly increased under NaCl stress. Under NaHCO stress, the expression of the electron donor of ferredoxin-thioredoxin reductase (FTR), together with Trx-related proteins, such as thioredoxin M (TrxM), thioredoxin M4 (TrxM4), thioredoxin X (TrxX), TrxF, and Trx CSDP32 were significantly decreased, suggesting that the thioredoxin-peroxiredoxin (Trx-Prx) pathway's function of scavenging HO of in mulberry seedling leaves was inhibited. Taken together, under NaCl stress, excessive production of O· mulberry seedlings leaves was inhibited, and HO was effectively scavenged by CAT, AsA-GSH cycle and Trx-Prx pathway. Under NaHCO stress, despite the enhanced functions of POD and AsA-GSH cycle, the scavenging of O· by SOD was not effective, and that of HO by CAT and Trx-Prx pathway were inhibited; and in turn, the oxidative damage to mulberry seedling leaves could not be reduced.

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