カドミウムに対する顔面金属藻の耐性はキレート化と抗酸化代謝物に依存している

Tolerance of Facultative Metallophyte to Cadmium Relies on Chelating and Antioxidative Metabolites.

• Sławomir Dresler
• Maciej Strzemski
• Jozef Kováčik
• Jan Sawicki
• Michał Staniak
• Magdalena Wójciak
• Ireneusz Sowa
• Barbara Hawrylak-Nowak

抄録

特定の形質を同定するために、長期慢性カドミウムストレス (ChS, 0.1 µM カドミウム, 85 日間) または短期急性カドミウムストレス (AS, 10 µM カドミウム, 4 日間) が (キク科) の代謝物に及ぼす影響を比較した。その結果、カドミウム含有量はすべての臓器においてASではChSと比較して高い値を示した(根, 葉及びトリコームではそれぞれ130対16μg-g DW, 7.9対3.2μg-g DW, 11.5対2.4μg-g DW)が、シュートの生物蓄積係数はChSでは約280であり、効率的なカドミウム蓄積を示した。AS処理によるトリコーム中のカドミウム含有量の高さは、解剖学的な適応機構である可能性がある。ChSでは根のバイオマス（ホルミシス）が増加したが，シュートのバイオマスへの影響はいずれの処理でも有意ではなかった。アスコルビン酸とフィトケラチンの総和は新梢で高かったが，根では有機酸（リンゴ酸とクエン酸）が優勢であった。クロロゲン酸は、ウルソール酸やオレアノール酸は上昇しなかったが、ChS処理により上昇した。これらのデータは、キレート化と抗酸化力の強化の両方が、その後のホルモン効果と長期的な（慢性的な）カドミウムの存在にさらされた植物の保護に貢献することを示している。

The impact of long-term chronic cadmium stress (ChS, 0.1 µM Cd, 85 days) or short-term acute cadmium stress (AS, 10 µM Cd, 4 days) on (Asteraceae) metabolites was compared to identify specific traits. The content of Cd was higher under AS in all organs in comparison with ChS (130 vs. 16 µg·g DW, 7.9 vs. 3.2 µg·g DW, and 11.5 vs. 2.4 µg·g DW in roots, leaves, and trichomes, respectively) while shoot bioaccumulation factor under ChS (ca. 280) indicates efficient Cd accumulation. High content of Cd in the trichomes from the AS treatment may be an anatomical adaptation mechanism. ChS evoked an increase in root biomass (hormesis), while the impact on shoot biomass was not significant in any treatment. The amounts of ascorbic acid and sum of phytochelatins were higher in the shoots but organic (malic and citric) acids dominated in the roots of plants from the ChS treatment. Chlorogenic acid, but not ursolic and oleanolic acids, was elevated by ChS. These data indicate that both chelation and enhancement of antioxidative power contribute to protection of plants exposed to long-term (chronic) Cd presence with subsequent hormetic effect.