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トマトの根の滲出液組成を変化させるFeとSの単一および複合欠乏症鉄獲得のための二重戦略？
Single and Combined Fe and S Deficiency Differentially Modulate Root Exudate Composition in Tomato: A Double Strategy for Fe Acquisition?
PMID: 32516916 PMCID: PMC7312093. DOI: 10.3390/ijms21114038.
抄録
鉄クロロシスは、世界的に作物の生育と収量を阻害する主要な要因の一つと考えられており、特に鉄分と鉄分は密接に関連しているため、鉄分不足に伴う鉄分不足は深刻である。本研究の目的は、単一または複合的なFeとSの欠乏状態にあるトマトの水耕栽培植物の滲出液プロファイルの特徴を明らかにし、植物によるFeとSの獲得プロセスの基礎となる制御機構を明らかにすることである。根の滲出液は、液体クロマトグラフィー-質量分析法および誘導体化後のガスクロマトグラフィー-質量分析法を用いて、非標的メタボロミクスで分析されました。200 種類以上の代謝物がアノテーションされています。ベン図によると、差動代謝物の 23%、10%、21% が、それぞれ単一の Fe 欠乏、単一の S 欠乏、または単一の Fe-S 欠乏によって明確に修飾されていることがわかりました。興味深いことに、ジコット植物の根の滲出液から初めてムギニン酸誘導体が検出された。この結果は、トマト植物における2つのFe獲得戦略の共存という仮説を支持しているように思われる。
Fe chlorosis is considered as one of the major constraints on crop growth and yield worldwide, being particularly worse when associated with S shortage, due to the tight link between Fe and S. Plant adaptation to inadequate nutrient availabilities often relies on the release of root exudates that enhance nutrients, mobilization from soil colloids and favour their uptake by roots. This work aims at characterizing the exudomic profile of hydroponically grown tomato plants subjected to either single or combined Fe and S deficiency, as well as at shedding light on the regulation mechanisms underlying Fe and S acquisition processes by plants. Root exudates have been analysed by untargeted metabolomics, through liquid chromatography-mass spectrometry as well as gas chromatography-mass spectrometry following derivatization. More than 200 metabolites could be putatively annotated. Venn diagrams show that 23%, 10% and 21% of differential metabolites are distinctively modulated by single Fe deficiency, single S deficiency or combined Fe-S deficiency, respectively. Interestingly, for the first time, a mugineic acid derivative is detected in dicot plants root exudates. The results seem to support the hypothesis of the co-existence of the two Fe acquisition strategies in tomato plants.