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2 つのコムギ（ L. ）品種におけるカドミウム蓄積を低減し、成長と抗酸化防御システムを改善する
Reduces Cadmium Accumulation and Improves Growth and Antioxidant Defense System in Two Wheat ( L.) Varieties.
PMID: 32664464 DOI: 10.3390/plants9070878.
抄録
良質な水や産業廃棄物の不足に起因する土壌中のカドミウム（Cd）金属のバイオアベイラビリティは、作物の成長と収量を制限する主な要因となる可能性があります。したがって、世界人口の増加に伴う食糧需要の増加を満たすために、カドミウムの毒性に対する迅速な解決策が必要とされている。今日、植物の成長を促進する根粒菌（PGPR）は、植物に対する生物学的ストレスのリスクを軽減し、作物の生産性を向上させるために、農業分野で大規模に利用されている。本研究の目的は、カドミウム中毒土壌で栽培された 2 種類の小麦品種（NARC-2009 と NARC-2011）について、異なる濃度（0, 20, 30, 50 mg/kg）でカドミウムによる被害を軽減する効果を評価することであった。カドミウムストレスを受けた植物は根や新芽に多くのカドミウムを蓄積し、その結果、深刻な酸化ストレスが発生し、マロンジアルデヒド（MDA）含量の増加に よって明らかになった。さらに、カドミウムストレスを受けたコムギでは、細胞の浸透圧の低下、スーパーオキサイドディスムターゼ（SOD）、カタラーゼ（CAT）、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ（APX）などの抗酸化酵素の変化も観察された。その結果、カドミウム暴露植物は、対照植物と比較して、生長、組織バイオマス、光合成色素、膜安定性、全可溶性糖、アミノ酸の減少が認められた。また、被害の程度はカドミウム濃度が高くなるほど高くなることが観察された。しかし、小麦にカドミウムを接種することで、両品種の植物の生育が改善され、酸化ストレスが減少し、抗酸化酵素の活性が向上した。曝露に対する両品種の反応は積極的に改善されたが，NARC-2009 は NARC-2011 と比較してカドミウムの蓄積量が少なかったことから，接種によるカドミウムストレスに対する耐性が高いことが示された。全体的に見て、NARC-2009 は抗酸化防御システムと糖生産を増強することで、小麦植物のカドミウム毒性を低減させた。
Bioavailability of cadmium (Cd) metal in the soils due to the scarcity of good quality water and industrial waste could be the major limiting factor for the growth and yield of crops. Therefore, there is a need for a prompt solution to the Cd toxicity, to fulfill increasing food demand resulting from growing world population. Today, a variable range of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) is being used at a large scale in agriculture, to reduce the risk of abiotic stresses on plants and increase crop productivity. The objective of this study was to evaluate the efficacy of in relieving the Cd induced damage in two wheat varieties (i.e., NARC-2009 and NARC-2011) grown in Cd spiked soil at different concentrations (0, 20, 30, 50 mg/kg). The plants under Cd stress accumulated more Cd in the roots and shoots, resulting in severe oxidative stress, evident by an increase in malondialdehyde (MDA) content. Moreover, a decrease in cell osmotic status, and alteration in antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX) were also observed in wheat plants under Cd stress. As a result, the Cd exposed plants showed a reduction in growth, tissue biomass, photosynthetic pigments, membrane stability, total soluble sugars, and amino acids, in comparison to control plants. The extent of damage was observed to be higher with an increase in Cd concentration. However, the inoculation of wheat with improved plant growth, reduced oxidative stress, and enhanced the activities of antioxidant enzymes in both wheat varieties. amendment brought a considerable improvement in every parameter determined with respect to Cd stress. The response of both wheat varieties on exposure to was positively enhanced, whereas NARC-2009 accumulated less Cd compared to NARC-2011, which indicated a higher tolerance to Cd stress mediated by inoculation. Overall, the reduced the Cd toxicity in wheat plants through the augmentation of the antioxidant defense system and sugars production.