クロロフィルホルミシス。葉緑素は高等植物のストレス生物学の主要な構成要素？

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Sci. Total Environ..2020 Jul;726:138637. S0048-9697(20)32153-7. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.138637.Epub 2020-04-13.

クロロフィルホルミシス。葉緑素は高等植物のストレス生物学の主要な構成要素？

Chlorophyll hormesis: Are chlorophylls major components of stress biology in higher plants?

Evgenios Agathokleous
ZhaoZhong Feng
Josep Peñuelas

PMID: 32330746 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.138637.

抄録

高酸化ストレスは、光を吸収して利用する色素であるクロロフィルの合成と蓄積を阻害する。我々は、クロロフィル濃度が低レベルのストレスに応答して増加し、高レベルのストレスに応答して減少することを示す多様な研究の配列からの証拠を照合した。これらの観察は、33種、20種以上のストレス誘発剤、43の実験設定、177の用量反応から得られたもので、一般性を示唆している。データのメタアナリシスでは、最大刺激応答は種や薬剤間で有意な差がないことが示された。刺激応答は定義された時間枠内で最大化し（中央値=対照応答の150-160％）、その後は減少したが上昇したままであった（中央値=対照応答の120-130％）。低レベルのストレスによるクロロフィルの一般的な刺激は、クロロフィルがストレス生物学の主要な構成要素であることを示し、低レベルのストレスでの濃度の増加は、正常な機能と健康のためのそれらの要件を示唆している。低レベルのストレスに応答して増加したクロロフィル濃度は、汚染や草食動物など、定義された時間枠内で高レベル（健康を脅かす）課題に対する防御のための強化された能力を持つシステムを装備することができる。これらの開発は、生態生理学、生物学的相互作用と進化の幅広い意味合いを持っています。

High oxidative stress inhibits the synthesis and accumulation of chlorophylls, the pigments that absorb and use light. We collated evidence from a diverse array of studies demonstrating that chlorophyll concentration increases in response to low-level stress and decreases in response to high-level stress. These observations were from 33 species, >20 stress-inducing agents, 43 experimental setups and 177 dose responses, suggesting generality. Data meta-analysis indicated that the maximum stimulatory response did not differ significantly among species and agents. The stimulatory response maximized within a defined time window (median = 150-160% of the control response), after which it decreased but remained elevated (median = 120-130% of control response). The common stimulation of chlorophylls by low-level stress indicates that chlorophylls are major components of stress biology, with their increased concentration at low-level stress suggestive of their requirement for normal functioning and health. Increased chlorophyll concentration in response to low-level stress may equip systems with an enhanced capacity for defense against high-level (health-threatening) challenges within defined time windows, such as pollution or herbivores. These developments have wide-ranging implications in ecophysiology, biotic interactions and evolution.