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カオリンは水不足下のブドウのネオキサンチン合成を阻害してABA生合成を減少させる
Kaolin Reduces ABA Biosynthesis Through the Inhibition of Neoxanthin Synthesis in Grapevines Under Water Deficit.
PMID: 32668754 DOI: 10.3390/ijms21144950.
抄録
多くのブドウ栽培地域では、温暖化傾向の影響で複数の夏のストレスが頻度と重症度を増して発生しています。カオリンをベースとした粒子膜技術は、ブドウの生理学に対する強烈なおよび/または長期の干ばつの負の影響を緩和することができる技術である。カオリンの主な作用機序は放射線反射の増加ですが、間接的な効果としては、キャノピーの機能性の保護やアブシジン酸（ABA）の調節によるストレスの回復の早さなどがあります。水不足下でのカオリンによるキャノピー機能の制御の生理的メカニズムはまだよくわかっていない。ブドウの木で行ったドライダウン実験では、ストレスのピーク時に対照の木がキャノピー全体のCO交換率/葉面積（NCER/LA）をゼロにしたとき、カオリン処理した木はNCER/LA（〜2 µmol m s）とキャノピー蒸散（E）（0.57 µmol m s）をプラスに維持していた。カオリンコーティングした葉は，水不足が深刻になるとビオラキサンチン（Vx）＋アンテラクサンチン（Ax）＋ゼアキサンチン（Zx）のプールが高くなり，ネオキサンチン（Nx）の含有量（VAZ）が有意に低下した。水不足のピーク時には，対照群では葉のABA含有量が4倍に急増したが，カオリンコーティングした葉ではABA含有量の変化は限定的であった。全体的にカオリンは、VAZのエポキシ化/脱エポキシ化サイクルのABA前駆体（Nx）生合成方向への逸脱を回避することで、ABAの生合成を抑制していた。活性なVAZサイクルと蒸散が維持されたことで、過剰電子の散逸が改善され、カオリンを散布したキャノピーの機能性がより高い回復力を持つことを説明することができた。これらの結果は，カオリンとVAZサイクルの調節との相互作用や，気孔コンダクタンス調節の能動的なメカニズムを示唆している。
In many viticulture regions, multiple summer stresses are occurring with increased frequency and severity because of warming trends. Kaolin-based particle film technology is a technique that can mitigate the negative effects of intense and/or prolonged drought on grapevine physiology. Although a primary mechanism of action of kaolin is the increase of radiation reflection, some indirect effects are the protection of canopy functionality and faster stress recovery by abscisic acid (ABA) regulation. The physiological mechanism underlying the kaolin regulation of canopy functionality under water deficit is still poorly understood. In a dry-down experiment carried out on grapevines, at the peak of stress and when control vines zeroed whole-canopy net CO exchange rates/leaf area (NCER/LA), kaolin-treated vines maintained positive NCER/LA (~2 µmol m s) and canopy transpiration (E) (0.57 µmol m s). Kaolin-coated leaves had a higher violaxanthin (Vx) + antheraxanthin (Ax) + zeaxanthin (Zx) pool and a significantly lower neoxanthin (Nx) content (VAZ) when water deficit became severe. At the peak of water shortage, leaf ABA suddenly increased by 4-fold in control vines, whereas in kaolin-coated leaves the variation of ABA content was limited. Overall, kaolin prevented the biosynthesis of ABA by avoiding the deviation of the VAZ epoxidation/de-epoxidation cycle into the ABA precursor (i.e., Nx) biosynthetic direction. The preservation of the active VAZ cycle and transpiration led to an improved dissipation of exceeding electrons, explaining the higher resilience of canopy functionality expressed by canopies sprayed by kaolin. These results point out the interaction of kaolin with the regulation of the VAZ cycle and the active mechanism of stomatal conductance regulation.