創傷ストレス下のシロイヌナズナの抗酸化力を高めるLED照明

LED lights increase an antioxidant capacity of Arabidopsis thaliana under wound-induced stresses.

• Zahra Mirzahosseini
• Leila Shabani
• Mohammad R Sabzalian

抄録

発光ダイオード(LED)ライトのうち、赤色LED(R)、青色LED(B)、赤色(70%)+青色(30%)LED(RB)、白色LED(W)および蛍光灯(F)を含む4つの発光ダイオード(LED)ライトを用いて、創傷ストレスに対するシロイヌナズナ(L.)Heynh.の抗酸化能を比較した。創傷ストレス条件下では，LED照射した植物，特にRB照射した植物は，蛍光灯照射した植物と比較して，シュートの乾燥重量と抗酸化酵素活性が有意に高かった。また、Ｂ光を照射した葉では、クロロフィルａおよびｂの両方の量が最も多く観察された。また、Ｈ2Ｏ2の濃度は、ＲＢ光およびＢ光の条件では、他の光環境と比較して高かった。マロンジアルデヒドの量が最も多く測定されたのは、Ｆ光およびＢ光を照射された植物であった。同様に、Ｆ光およびＢ光条件下で傷ついた葉は、リポキシゲナーゼ活性が最大であったのに対し、Ｒ光に曝露された葉はリポキシゲナーゼ活性が最も低かった。これに対し、RおよびRB暴露葉では、創傷に応答してフェノール化合物の活性が最も高かった。5 種類の光処理のうち、RB と B の光はアントシアニン合成を刺激するのに効果的であったが、RB 照射した植物は PAL 遺伝子（フェニルアラニンアンモニアリアーゼが一般的なフェニルプロパノイド経路の第一段階を触媒する）の後期導入に効率的であった。以上のことから、RB光条件はシロイヌナズナの創傷ストレス耐性に優れていることが示唆された。また、シロイヌナズナの光刺激創傷反応における活性酸素のシグナル伝達の可能性を提案した。

A comparison among four light emitting diode (LED) lights including red LED (R), blue LED (B), red (70%) + blue (30%) LED (RB) and white LED (W) as well as fluorescent (F) light was made on antioxidative capacity of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. in response to wounding. Under wound-stress condition, LED-exposed plants, especially RB-irradiated plants, maintained significantly higher shoot dry weight and antioxidant enzymes activities compared with those irradiated with fluorescent lights. The highest amounts of both chlorophyll a and b were observed in the leaves treated with B light. Also, the concentration of H2O2 was higher under the condition of RB and B lights compared with the other light environments. The highest amount of malondialdehyde was measured in plants exposed to F and B lights. Similarly, wounded leaves under F and B light conditions showed the maximum lipoxygenase activity, whereas R-exposed leaves had the lowest lipoxygenase activity. In contrast, the highest level of phenolic compounds was found in R and RB exposed leaves in response to wounding. Among the five light treatments, RB and B lights were more effective in stimulating anthocyanin synthesis; however, RB-exposed plants were more efficient in the late-induction of the PAL gene (phenylalanine ammonia lyase catalyses the first step of the general phenylpropanoid pathway). Collectively, we reasoned that RB light condition gives a superior capacity to Arabidopsis thaliana to tolerate wound-stress. Also, we propose the probable signalling role of ROS in light-stimulated wound responses in Arabidopsis.