バイオフォトンのもつ生長情報の解明と環境応答-生態パターンの環境応答と制御-

阐明生物光子的生长信息和环境响应-环境响应和生态模式的控制-

基本信息

批准号：
09878108
负责人：
甲斐昌一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

研究期間内に以下のような成果が得られた。まず無ストレス下のバイオフォトン放射は生長点近傍で強い。これは、生長点近傍のミトコンドリアの密度が高く、そのエネルギー生成に伴う電子伝達系から漏曳した活性酸素由来のものであることが分かった。このバイオフォトン放射の強度変化は、発芽・発根、生長過程で初期と終期の二回で極大を示した。しかし、窒素雰囲気にするとフォトン強度が約10分の1近くに減少するのが分かり、活性酸素がその主因であることが明確になった。ここで、環境ストレスとして塩ストレスを加え、それに対するフォトン応答を調べた。すると強いストレスが加わった場合、ミトコンドリアの正常な電子伝達系が阻害され、余剰電子漏洩に伴う活性酸素の生成による強いフォトン放射が生まれることが分かった。同時に、この多量の活性酸素が原形質分離・細胞膜破壊を引き起こし、細胞を死滅させることが確認された。その結果、強い塩ストレス(0.1M以上)では、生長は直ちに停止あるいは致死し、弱い場合(0.01Mの塩(NaCl))には生長阻害が見られた。特に、強い塩ストレス印加後10分〜20分で、強いバイオフォトン放射が生長点・伸長点近傍で観測された。一方、弱い塩ストレスでは、フォトン放射が無ストレスの場合よりも弱くなった。これは、弱い場合には抗ストレスホルモンの作用によって、活性酸素生成阻害物質(SODやカタラーゼ)が生成され活性酸素の発生を抑えているためと考えられる。従って、ストレスの大きさに応じて、フォトン強度が大きく変化することが明らかとなり、フォトンを計測することによって、植物がどの程度のダメージを受けているか計測できることが分かった。以上の結果、ストレスが生体に重大な影響を与える強度にある種のしきい値があり、それをフォトン強度から求めることが可能であることが分かった。

在研究期间获得了以下结果：首先，在应激下的生物辐射在生长点附近很强。发现这是从活性氧中得出的，由于能量的形成，该活性氧是从电子传输系统中泄漏的，线粒体密度在生长点附近。生物辐射的强度变化在发芽，生根和生长期间的早期和最后阶段两次最大化。但是，发现光子强度降低了将其放置在氮气中的十分之一，并且很明显活性氧是主要原因。在这里，添加了盐胁迫作为环境应激，并检查了光子的响应。发现如果施加了强应力，则抑制线粒体的正常电子传输系统，从而导致强烈的光子辐射由于过量的电子泄漏而产生活性氧。同时，已经证实，这种大量的活性氧会导致血浆分离和细胞膜破坏，杀死细胞。结果，在较强的盐应激（0.1m或更高）下立即停止生长或致命，并且在弱（0.01m盐（NACL））中观察到生长抑制作用。特别是，在施加强盐胁迫后的10至20分钟，在生长和伸长点附近观察到强生物辐射。另一方面，弱盐胁迫导致光子辐射比没有压力的情况弱。这被认为是因为在虚弱的情况下，抗压力激素会产生活性氧抑制剂（SOD和Catalases），从而抑制了活性氧的产生。因此，揭示了光子强度根据应力的幅度显着变化，并且发现通过测量光子，可以测量植物所遭受的损害的程度。由于上述结果，发现压力对生命体有显着影响的强度具有一定的阈值，并且可以从光子强度确定。