シロイヌナズナの若齢および老齢植物におけるリンの同化における根の滲出物の役割

Role of root exudates on assimilation of phosphorus in young and old Arabidopsis thaliana plants.

• Hugo A Pantigoso
• Jun Yuan
• Yanhui He
• Qinggang Guo
• Charlie Vollmer
• Jorge M Vivanco

抄録

根の滲出物の役割は、作物システムにおける栄養利用効率を向上させる可能性があることから、長い間認識されてきた。しかし、リンの可溶化に関与する根の滲出液の植物の発育段階を越えた変動性についての研究はまだ少ない。ここでは、リン酸塩濃度を低、中、または高濃度に設定した無菌液体培養でシロイヌナズナの苗を育成し、苗期、発育期、ボーティング期における根の滲出液の組成を測定した。その結果，リン酸塩の添加量の増加に応じて，根の滲出液の組成が変化し，生長期からのリン酸塩の添加量が増加した。特定の代謝物は、発育の特定の段階でリン酸塩濃度の添加に関連して減少した。これらの代謝物のいくつかをリン酸塩可溶化活性について試験したところ、3-ヒドロキシプロピオン酸、リンゴ酸およびニコチン酸は、固体および液体培地の両方からリン酸カルシウムを可溶化することができた。以上のことから、植物は様々な発達段階におけるリンの栄養状態に影響されたリン欠乏のニーズに対応するために、異なる化合物を放出することができることが示唆された。

The role of root exudates has long been recognized for its potential to improve nutrient use efficiency in cropping systems. However, studies addressing the variability of root exudates involved in phosphorus solubilization across plant developmental stages remain scarce. Here, we grew Arabidopsis thaliana seedlings in sterile liquid culture with a low, medium, or high concentration of phosphate and measured the composition of the root exudate at seedling, vegetative, and bolting stages. The exudates changed in response to the incremental addition of phosphorus, starting from the vegetative stage. Specific metabolites decreased in relation to phosphate concentration supplementation at specific stages of development. Some of those metabolites were tested for their phosphate solubilizing activity, and 3-hydroxypropionic acid, malic acid, and nicotinic acid were able to solubilize calcium phosphate from both solid and liquid media. In summary, our data suggest that plants can release distinct compounds to deal with phosphorus deficiency needs influenced by the phosphorus nutritional status at varying developmental stages.