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.

有人提出，碳（C）和氮（N）分布模式，例如叶/根比（L/R），叶厚（LMA）和每个植物水平的每个叶片面积（NAREA）的N浓度，以最大程度地提高相对生长速率（RGR），以响应叶子和土壤N供应（Sugiura＆Tatateno 2011）。在这项研究中，我们专注于植物激素在响应环境变化时调节CN分布模式的机制中的作用，并进行（实验1）添加了外源植物激素的实验，以及（实验2）响应环境变化的内生激素的定量分析。在实验1中，进行了实验，其中gibberellin（G，Ga3），细胞分裂素（B，苯甲胺）和吉布贝雷蛋白合成抑制剂（U，Uniconazole）用作植物植物激素，并将其添加到整个植物体内或组合中。这些植物激素的处理在单个水平上显着改变了叶子重量（LMA，GM-2）和每个叶子区域的L/R。此外，结合了形态学特性的这些变化，叶子的含量改变了，这改变了生理特性，例如光合作用率和净产量率。由于跨个体的RGR主要是通过形态学特性的变化来解释的，因此它表明RGR是由这些植物激素对环境变化的形态学特性调节确定的。在实验2中，在对照组的N条件（HN，MN，LN）的三个阶段下生长Knotweed，然后用脱叶（DEF），低N（LOWN）和低光（Lowl）进一步治疗HN 1周。对于每个群体，测量了每个叶片位置的每个群体，生理特征，CN含量，生物量分布和内源性植物激素水平（气体：Gibberellin，CKS =细胞分裂素，IAA：AUXIN）。在对照组中，n条件越高，叶/根比越高，气体含量越高。在治疗组中，按DEF，LOWL和LOWN的生物量分布比越高，气体重量越高。这些结果还表明，植物可以通过改变内生菌激素的量来调节叶片根比，以应对N和光条件的变化。