飼料用植物3種の種子硝酸同化とフェノール系抗酸化剤の刺激によるペントースリン酸経路と硝酸還元の評価

Evaluation of seed nitrate assimilation and stimulation of phenolic-linked antioxidant on pentose phosphate pathway and nitrate reduction in three feed-plant species.

• Derong Lin
• Yichen Huang
• Jingjing Zhao
• Zhijun Wu
• Shuliang Liu
• Wen Qin
• Dingtao Wu
• Hong Chen
• Qing Zhang

抄録

背景:

硝酸塩による土壌・水質汚染は世界的に深刻化している。政府も関連するガバナンス政策を打ち出し、多くの学者が水中の硝酸塩を除去するために化学物理学などの方法を研究したが、そのコストは相当なものであった。研究では、草を含む植栽システムが硝酸塩を除去する可能性があることがわかってきた。しかし、硝酸塩リンク経路や成長初期の硝酸塩同化に関する研究は少ない。

BACKGROUND: Soil and water pollution due to nitrate are becoming increasingly serious worldwide. The government also put forward relevant governance policies, and a large number of scholars studied chemical physics and other methods to remove nitrate in water, but the cost was substantial. Studies have found that planting systems including grasses have the potential to remove nitrates. However, there are few studies on nitrate linked pathway and nitrate assimilation during its early growth.

結果:

飼料用植物の3種について、3レベルの一晩種子硝酸塩処理を行い、対照と合わせて評価した。硝酸塩処理を行った3種の飼料用植物について、硝酸塩処理後2週間経過した新芽から得られた様々な酵素の活性を測定し、硝酸塩同化とフェノール結合型抗酸化反応系とプロリン結合型ペントースリン酸経路を理解することができた。その結果、3種の飼料用植物はいずれも発芽期から生育初期にかけて高い硝酸塩耐性を示した。飼料用植物の3種とも、高硝酸塩処理下では、全可溶性フェノールの蓄積と全抗酸化活性が高いことがわかった。アルファルファでは G6PDH 活性が高く、SDH 活性が低いことから、この種では高硝酸塩処理下での炭素フラックスのシフトがある可能性があると考えられた。また、アルファルファでは、これらの酵素の活性が高く、SODやGPXの活性が高いことが確認された。アルファルファの硝酸ストレス耐性の効率的なメカニズムはまた、より高い光化学的効率と相関していた。また、多年生ライグラスは、硝酸性酸化ストレスに対抗する効率的なメカニズムを採用することで、高硝酸処理下でも優れた可能性を示した。

RESULTS: We have evaluated three different feed-plant species with three levels of overnight seed nitrate treatments along with a control. The activity of different enzymes from 2 weeks old shoots was measured to get a comprehension of proline-associated pentose phosphate pathway coupled with nitrate assimilation and phenolic-linked antioxidant response system in these species under nitrate treatments. All three feed-plant species showed high nitrate tolerance during germination and early growth stages. It is perceived that the accumulation of total soluble phenolics and total antioxidant activity was high in all three feed-plant species under high nitrate treatments. In terms of high G6PDH activity along with low SDH activity in alfalfa, there may be a shift of carbon flux in this species under high nitrate treatments. Higher activity of these enzymes along with higher SOD and GPX activity was observed in alfalfa. The efficient mechanism of nitrate stress tolerance of alfalfa also correlated with higher photochemical efficiency. Perennial ryegrass also showed excellent potential under high nitrate treatments by adopting an efficient mechanism to counter nitrate-induced oxidative stress.

結論:

硝酸塩処理の条件では、飼料用植物３種の発芽率は依然として理想的であり、酵素活性が良好であり、硝酸塩除去能力を有している。

CONCLUSIONS: Under the condition of nitrate treatment, the germination rates of the three feed-plant species are still ideal, and they have good enzyme activity and have the potential to remove nitrate.