シュンガイト炭素による熱ストレス下でのキュウリ植物の作物強化

Crop Enhancement of Cucumber Plants under Heat Stress by Shungite Carbon.

• Tae Yoon Kim
• Hara Ku
• Seung-Yop Lee

抄録

熱ストレスは植物の成長と収量に悪影響を与える。また、炭素材料が生物学的ストレスや抗酸化活性に応答して植物に与える影響については、十分に理解されていない。本研究では、どのような土壌にも容易に混合できる天然の炭素材料であるシュンガイトを用いて、キュウリ（L.本研究では、35℃または40℃で1週間保持したキュウリの表現型と生理的変化を解析した。その結果，ショウガイト処理したキュウリの表現型は，対照土壌群と比較して，濃い緑色の葉を呈し，健康的であることがわかった。さらに、ショウガイト処理したキュウリの葉のモノデヒドロアスコルビン酸含量（酸化損傷の指標）は、対照群と比較して34％減少していた。また、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼなどの活性酸素に対するスカベンジャーが有意に上昇した。これらの結果は、低コストの天然炭素材料で土壌を連続的に前処理することで、キュウリ植物の熱ストレスに対する耐性を向上させるとともに、対応する抗酸化活性を向上させることができることを示している。

Heat stress negatively impacts plant growth and yield. The effects of carbon materials on plants in response to abiotic stress and antioxidant activity are poorly understood. In this study, we propose a new method for improving heat tolerance in cucumber ( L.) using a natural carbon material, shungite, which can be easily mixed into any soil. We analyzed the phenotype and physiological changes in cucumber plants maintained at 35 °C or 40 °C for 1 week. Our results show that shungite-treated cucumber plants had a healthier phenotype, exhibiting dark green leaves, compared to the plants in the control soil group. Furthermore, in the shungite-treated plants, the monodehydroascorbate content (a marker of oxidative damage) of the leaf was 34% lower than that in the control group. In addition, scavengers against reactive oxygen species, such as superoxide dismutase, catalase, and peroxidase were significantly upregulated. These results indicate that the successive pre-treatment of soil with a low-cost natural carbon material can improve the tolerance of cucumber plants to heat stress, as well as improve the corresponding antioxidant activity.