Development of a novel real-time abiotic stress detection method for plants to contribute increase of food production

开发一种新颖的实时植物非生物胁迫检测方法以促进粮食产量的增加

基本信息

批准号：
20K05572
负责人：
呉行正
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Fukuoka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

従来の植物計測はある空間、時間内の平均的な生理活性物質の濃度変化しか測定できず、葉、茎、根等の部位別での物質の出入りの測定ができない。本研究は植物表面における酸素、二酸化炭素等の生理的活性物質をリアルタイムでin-situにモニタリングするビーム偏向／蛍光消光法を開発し、さらに水生植物の呼吸過程・光合成過程へ応用できることを明らかにした。また、葉、茎、根など各部位近傍の物質輸送過程が異なることも明らかにした。さらに、水生植物の非生物的ストレス（重金属イオンの影響等）への応答過程もモニタリングした。本法により、アナカリスなどの水生植物が水に微量な重金属イオンが存在すると生理活動が大いに変化することを明らかにした。従来では重金属イオンの濃度が10μM以上の濃度で研究をされてきているが、本研究では1μM以下の重金属イオンの水生植物へのストレスも検出され、さらに、肥料が存在するとそのストレスも変わることも分かった。また、測定系の改良も同時に行われた。今まで植物の周縁でプローブ光を通し、その偏向信号と溶存酸素による蛍光消光を測定してきたが、呼吸・光合成が最も盛んな葉の表面も測定できるような測定系も検討している。

常规植物测量只能测量一定空间和时间内生理活性物质浓度的平均变化，无法测量身体不同部位（如叶、茎、根）物质的流入和流出。该研究开发了一种光束偏转/荧光猝灭方法，用于实时原位监测植物表面的氧气和二氧化碳等生理活性物质，并证明该方法可以应用于水生植物的呼吸和光合作用过程。。研究还表明，植物各部分（如叶、茎和根）附近的物质运输过程是不同的。此外，我们还监测了水生植物对非生物胁迫（如重金属离子的影响）的反应过程。利用该方法发现，当水中存在微量重金属离子时，Anacharis等水生植物的生理活性会发生很大变化。此前，研究都是在重金属离子浓度为10μM或更高的情况下进行的，但在本研究中，还检测到了1μM或更低的重金属离子对水生植物的胁迫，此外，肥料的存在可能会影响水生植物的生长。改变压力。同时，对测量系统进行了改进。到目前为止，我们已经将探测光穿过植物的外围，测量其偏转信号和由于溶解氧引起的荧光猝灭，但我们也在考虑一种测量系统，该系统也可以测量呼吸和光合作用最活跃的叶子表面。积极的。