複合的環境要因に応じた植物個体レベルの物質分配調節メカニズムの探索

植物个体水平物质分布响应复杂环境因素的调控机制探索

基本信息

批准号：
11J09850
负责人：
杉浦大輔
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09850/
关键词：
物質分配窒素植物ホルモンジベレリン光合成システミック

项目摘要

植物個体レベルの葉/根比(L/R)、葉の厚さ(LMA)や葉面積あたりのN濃度(Narea)などの炭素(C)・窒素(N)分配パターンは、光環境に応じた葉のN需要および土壌からのN供給に応じて、相対成長速度(RGR)を最大化させるように調節されていることが示唆されている(Sugiura & Tateno 2011)。本研究では、このような環境変化に応じたCN分配パターンを制御するメカニズムについて、植物ホルモンの役割に焦点を当て、(実験1)外生植物ホルモンの添加実験、(実験2)環境変化に応じた内生植物ホルモンの定量的解析、を行なった。(実験1)において、外生植物ホルモンとして、ジベレリン(G,GA3)、サイトカイニン(B,ベンジルアデニン)、ジベレリン合成阻害剤(U,ウニコナゾール)を用い、これらを単体、または組み合わせて植物体全体に添加する実験を行った。これらの植物ホルモン処理によって、個体レベルでの葉面積あたりの葉の重さ(LMA,gm-2)やL/Rが大きく変化した。また、このような形態的特性の変化と連動して葉のNareaが変化し、光合成速度や純生産速度といった生理的特性が変化した。個体全体のRGRは主に形態的特性の変化で説明されたことから、環境変化に応じたこれらの植物ホルモンによる形態的特性の制御によって、RGRが決定されていることが示唆された。(実験2)では、イタドリを、コントロール群は3段階のN条件(HN、MN、LN)で生育させたのち、HNはさらに摘葉(Def)、低N(LowN)、弱光(LowL)処理をし、1週間生育させた。これらのグループごとに、葉位ごとの、生理的形質、CN含量、バイオマス分配、内生の植物ホルモン量(GAs:ジベレリン、CKs=サイトカイニン、IAA:オーキシン)の測定を行った。コントロール群では、N条件が高いほど葉/根比が大きく、GAs量も高かった。処理群では、Def、LowL、LowNの順に、葉へのバイオマス分配比が大きいほど、GAs重も高かった。これらの結果からも、植物体はN条件や光条件の変化に対して、内生植物ホルモンの量を変化させることで葉根比を調節している可能性が示唆された.

碳 (C) 和氮 (N) 的分布模式，例如单株植物水平的叶/根比 (L/R)、叶厚度 (LMA) 和每叶面积 (Narea) 的氮浓度 (Narea)，取决于光照有人建议根据叶子的氮需求和土壤的氮供应来调整相对生长率（RGR）以最大化相对生长率（RGR）（Sugiura＆Tateno 2011）。在本研究中，我们重点关注植物激素的作用，以研究控制 CN 分布模式以响应环境变化的机制，并对内生植物激素进行定量分析。在(实验1)中，使用赤霉素(G，GA3)、细胞分裂素(B，苄基腺嘌呤)和赤霉素合成抑制剂(U，烯效唑)作为外源植物激素，将它们单独或组合使用以刺激整个植物。进行了一项实验，添加这些植物激素处理显着改变了个体水平的每叶面积的叶重（LMA，gm-2）和L/R。此外，与这些形态特征的变化相结合，叶面积也发生变化，光合速率和净生产率等生理特性也发生变化。整个个体的RGR主要通过形态特征的变化来解释，表明RGR是由这些植物激素响应环境变化对形态特征的控制决定的。在（实验2）中，日本虎杖在三种水平的氮条件（HN、MN和LN）下生长作为对照组，HN进一步进行落叶（Def）、低氮（LowN）和弱光处理（ LowL) 并允许生长 1 周。对于每个组，测量每个叶位置的生理特征、CN含量、生物量分布和内源植物激素水平（GA：赤霉素，CKs = 细胞分裂素，IAA：生长素）。对照组中，氮条件越高，叶根比越高，GAs含量越高。各处理组中，按照Def、LowL、LowN的顺序，叶片生物量分配比越高，GA重量越高。这些结果还表明，植物体可能通过改变内源植物激素的量来响应氮和光照条件的变化来调节叶根比。