[論文レビュー] Efficacy of Put and Spd sprayed on leaves from Brassica juncea plants against Cd2+-induced oxidative stress

Michel Aoun, Annick Hourmant+1 more|ArXiv.org|Dec 12, 2008

Polyamine Metabolism and Applications参考文献 26被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、亜鉛（Cd²⁺）誘発酸化的ストレス下におけるエクソゲンスに供与されたペルスシン（Put）およびスペルミジン（Spd）の保護効果を調査した。葉面散布によるPutおよびSpdの投与は、酸化的損傷マーカー（MDAおよびGPOX活性）を顕著に低下させ、クロロフィル含有量を保持し、成長抑制を軽減した。SpdはPutよりも効果的に葉内Cd蓄積を低減させ、ピグメント含有量を増加させた。

ABSTRACT

The protective effect exerted by polyamines (Put and Spd) against cadmium (Cd) stress was investigated in Brassica juncea plants. Treatment with CdCl2 (75 micro-Mole) resulted in a rise of Cd accumulation, a decrease of fresh and dry weights in every plant organ, an increase of free polyamine content at limb and stem levels as well as a decrease at root level. On the other hand, the total conjugated polyamine levels in the stem tissues were unaffected by Cd. In the leaf tissues, this metal caused a reduction of chlorophyll a content, a rise of guaiacol peroxidase (GPOX) activity and an increase of malondialdehyde (MDA), soluble glucide, proline and amino acid contents. Exogenous application, by spraying, of putrescine (Put) and spermidine (Spd) to leaf tissues reduced CdCl2-induced stress. These polyamines proved to exert a partial, though significant, protection of the foliar fresh weight and to alleviate the oxidative stress generated by Cd through reductions of MDA amounts and GPOX (E.C.1.11.1.7) activity. The enhancement of chlorophyll a content in plants by Put and those of Chl a and Chl b by Spd both constitute evidences of their efficacy against the Cd2+-induced loss of pigments. Conversely to Put, Spd caused a decrease of Cd content in leave tissues and a rise in the stems and roots; these findings are in favour of a stimulation of Cd uptake by Spd. The proline stimulation observed with Cd was reduced further to the spraying of Put onto tissues, but the decrease induced by Spd was more limited. In the plants treated with Cd, the amino acid contents in the leaves were unaffected by Put and Spd spraying; on the other hand, Cd2+ disturbed polyamine levels (free and acido-soluble conjugated-forms); we notice the rise of total free PAs and the decrease of their conjugated-ones.

研究の動機と目的

• エクソゲンスの多アンミン（PutおよびSpd）が*Brassica juncea*におけるCd²⁺誘発酸化的ストレスに対して果たす保護的役割を評価すること。
• PutおよびSpdが植物組織内におけるCd蓄積および分布に与える影響を評価すること。
• 多アンミン処理がMDAおよびGPOX活性といった酸化的ストレスマーカーに与える影響を特定すること。
• PutおよびSpdがクロロフィル含有量および成長パラメータ（鮮重および乾燥重量）に与える影響を検討すること。
• Cdストレス下および多アンミン処理下における遊離およびコンジュゲート多アンミンレベルの変化を分析すること。

提案手法

• 酸化的ストレスを誘発するために、*Brassica juncea*に75 µMのCdCl₂を適用した。
• 直接葉組織にPutおよびSpdをスプレーして、エクソゲンス投与効果を評価した。
• 標準的分析法を用いて、根、茎、葉におけるCd蓄積量を測定した。
• 酸化的ストレスマーカーとして、マロンジアルデヒド（MDA）、ガイアコールペルオキシダーゼ（GPOX）活性、およびプロリン含有量を定量した。
• スペクトロフィトメトリック分析により、クロロフィルaおよびb含有量を測定した。
• HPLCまたは同等の手法を用いて、葉、茎、根組織内の遊離およびコンジュゲート多アンミンレベルを測定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エクソゲンスのPutおよびSpdは、*Brassica juncea*の異なる臓器におけるCd蓄積にどのように影響するか？
• RQ2 PutおよびSpdは、Cdストレス下の植物において、酸化的ストレスマーカー（MDAおよびGPOX）をどの程度低減させるか？
• RQ3 PutおよびSpdは、*Brassica juncea*の葉におけるCd誘発クロロフィル分解を緩和するか？
• RQ4 多アンミン投与は、Cdストレス下における内因性遊離およびコンジュゲート多アンミンプールにどのように影響を与えるか？
• RQ5 PutとSpdの間で、成長パラメータ（鮮重および乾燥重量）およびプロリン含有量に差異が生じるか？

主な発見

• エクソゲンスのPutおよびSpd投与により、マロンジアルデヒド（MDA）濃度が顕著に低下し、脂質過酸化の低減と酸化的ストレスの軽減が示された。
• 酸化的ストレスのマーカーであるGPOX活性は、Cdストレス下の植物において、PutおよびSpd処理の両方で顕著に低下した。
• PutおよびSpdの両者とも、Cd誘発クロロフィルa分解を緩和したが、SpdはChl aおよびChl bの両方においてより顕著な保護効果を示した。
• PutおよびSpdのスプレーにより、葉の鮮重が保持され、Cd誘発成長抑制の部分的かつ顕著な緩和が示された。
• Spd処理により、葉組織内でのCd含有量は低下したが、茎および根ではCd濃度が上昇した。これは、Cdの輸送または取り込みが促進された可能性を示唆している。
• Cdストレスによるプロリン上昇は、Put処理によりさらに増幅されたが、Spd処理ではそれほど顕著ではなかった。これは、浸透圧保護物質の合成が異なる方法で調節されている可能性を示している。