ヒートプライミングによる光合成の耐熱性の向上、テルペノイドおよびベンゾイドの放出およびフェノール類の蓄積の向上

Heat-priming improved heat tolerance of photosynthesis, enhanced terpenoid and benzenoid emission and phenolics accumulation in Achillea millefolium.

• Bin Liu
• Lu Zhang
• Linda Rusalepp
• Eve Kaurilind
• Hassan Yusuf Sulaiman
• Tõnu Püssa
• Ülo Niinemets

抄録

熱への耐性を高めるために二次代謝経路のフラックスやプールの変化を誘発する熱プライミングのメカニズムはよくわかっていません。アキレアミレフォリウムは重要な薬草植物であり、テルペノイドやフェノリックを豊富に含んでいる。本研究では、熱ショック（45℃で5分間）ストレスを受けたアキレア植物の耐性を高めるための熱プライミング処理（35℃で1時間）の可能性を、回復（0.5～72時間）を経て調査した。プライミング処理自体は光合成への影響は軽微であったが，リポキシゲナーゼ（LOX）経路の揮発分とイソプレンの放出が中程度に増加し，回復後期にはモノテルペンとベンズアルデヒドの放出が大きく誘発された。その後のヒートショックでは，プライミングした植物では，LOX の上昇と光合成速度（A）の低下が大幅に減少し，気孔コンダクタンス（g）が初期に増加し，テルペンの排出量が増加し，A の回復が早くなった。さらに，プライミングを行った植物は，回復の終わりに総フェノールと凝縮タンニンの含有量が高くなった。これらの結果をまとめると，熱プライミングは，抗酸化特性を有する揮発性および不揮発性の二次化合物のgおよび合成を促進することによって，その後のヒートショック時の光合成を改善し，それによってストレス下での葉膜の完全性を維持することを示している。この記事は著作権で保護されています。すべての権利は留保されています。

The mechanism of heat priming, triggering alteration of secondary metabolite pathway fluxes and pools to enhance heat tolerance is not well understood. Achillea millefolium is an important medicinal herbal plant, rich in terpenoids and phenolics. In this study, the potential of heat priming treatment (35°C for 1 h) to enhance tolerance of Achillea plants upon subsequent heat shock (45°C for 5 min) stress was investigated through recovery (0.5-72 h). The priming treatment itself had minor impacts on photosynthesis, led to moderate increases in the emission of lipoxygenase (LOX) pathway volatiles and isoprene, and to major elicitation of monoterpene and benzaldehyde emissions in late stages of recovery. Upon subsequent heat shock, in primed plants, the rise in LOX and reduction in photosynthetic rate (A) was much less, stomatal conductance (g ) was initially enhanced, terpene emissions were greater and recovery of A occurred faster, indicating enhanced heat tolerance. Additionally, primed plants accumulated higher contents of total phenolics and condensed tannins at the end of the recovery. These results collectively indicate that heat priming improved photosynthesis upon subsequent heat shock by enhancing g and synthesis of volatile and non-volatile secondary compounds with antioxidative characteristics, thereby maintaining the integrity of leaf membranes under stress. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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