カボチャの根株は、ホウ素の取り込みと輸送を促進し、遺伝子の発現を調節することで、スイカの生育・発育を改善します

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Plant Physiol. Biochem..2020 Jun;154:204-218. S0981-9428(20)30278-3. doi: 10.1016/j.plaphy.2020.06.003.Epub 2020-06-07.

カボチャの根株は、ホウ素の取り込みと輸送を促進し、遺伝子の発現を調節することで、スイカの生育・発育を改善します

Pumpkin rootstock improves the growth and development of watermelon by enhancing uptake and transport of boron and regulating the gene expression.

Fareeha Shireen
Muhammad Azher Nawaz
Mu Xiong
Adeel Ahmad
Hamza Sohail
Zhi Chen
Yehia Abouseif
Yuan Huang
Zhilong Bie

PMID: 32563044 DOI: 10.1016/j.plaphy.2020.06.003.

抄録

ホウ素（B）は、高等植物の代謝や生理機能に重要な役割を果たす必須微量元素です。植物の成長と発達には、ホウ素の十分な供給が重要である。接ぎ木は、イオンの取り込みや植物の生育を改善するために用いられる技術である。本研究では、市販のスイカ栽培品種"Zaojia 8424" [Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. and Nakai.]をカボチャ(Cucurbita maxima×Cucurbita moschata)の根株 cv."養液中のB供給量（0.25μM, 25μM, 75μMB）を変化させた場合の応答を調べることを目的とした。対照として自作のスイカを用いた。カボチャの根株は、自作スイカに比べて、根と葉の成長、葉緑素・カロテノイド含量、光合成同化、気孔コンダクタンス、蒸散速度、B蓄積量を改善し、根と葉のNIP5;1、NIP6;1、Bトランスポーター(BOR2、BOR4)遺伝子の発現を25μMBで増加させた。また、カボチャの根株は、HOやMDA量を減少させ、PDCD2-1, PDCD2-2遺伝子の発現を低下させることで、酸化ストレスや細胞障害を軽減した。さらに、スイカはSOD1、SOD2、CAT2-1、CAT2-2遺伝子の発現をアップレギュレートすることで抗酸化活性を高めた。これらの観察結果から、カボチャの根株はBの取り込みを促進することでスイカの植物成長を改善する能力を持っていると結論づけた。本研究は、カボチャ接ぎ木を利用したスイカ生産のための栄養培地中のB濃度調整に役立つ可能性がある。

Boron (B) is an essential trace element that plays a vital role in metabolic and physiological functions of higher plants. The adequate supply of B is important for plant growth and development. Grafting is a technique used to improve the ion uptake and plant growth. In this study, a commercial watermelon cultivar "Zaojia 8424" [Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. and Nakai.] was grafted onto pumpkin (Cucurbita maxima × Cucurbita moschata) rootstock cv. "Qingyan Zhenmu No.1" with an aim to investigate the response of grafted plants to different levels of B supply (0.25 μM, 25 μM and 75 μM B) in the nutrient solution. Self-grafted watermelon plants were used as control. Pumpkin rootstock improved the plant growth, chlorophyll and carotenoid contents, photosynthetic assimilation, stomatal conductance, transpiration rate, B accumulation and up-regulated the expression of NIP5;1, NIP6;1 and B transporter (BOR2, BOR4) genes in the roots and leaves at 25 μM B compared with self-grafted watermelon plants. Moreover, pumpkin rootstock reduced the oxidative stress and cell damage by reducing HO and MDA contents, and down-regulating the expression of PDCD2-1, PDCD2-2 genes. Moreover, it enhanced the antioxidant activity of watermelon by up-regulating the expression of SOD1, SOD2, CAT2-1, and CAT2-2 genes. Based on these observations, we concluded that pumpkin rootstock has ability to improve the plant growth of watermelon by enhancing the B uptake. This study may help adjust the B concentration in the nutrient medium for watermelon production where pumpkin grafted plants are utilized.