都市部の道路交通公害と実験的汚染物質曝露を経験した植物におけるホルミシスおよびその他の非単調応答の頻度を推定する

Estimating the frequency of hormesis and other non-monotonic responses in plants experiencing road traffic pollution in urban areas and experimental pollutant exposure.

• Elena A Erofeeva

抄録

環境の健全性を評価するために、様々な植物形質が広く利用されている。しかし、植物の非単調な反応（ホルミシスや非ホルミシス）は、最大値や最小値を持つため、汚染レベルの不正確な評価を誘発する可能性がある。したがって、汚染レベルの上昇が必ずしも植物指標の悪化を伴うとは限らない。非単調反応、特に非ホルメティック反応の頻度については、植物形質についての研究が十分に行われていない。本研究では、都市の化学汚染を経験した植物（B. pendula、T. cordata、T. officinale）と、異なる汚染物質曝露（重金属、除草剤グリホサート、ホルムアルデヒド、塩化ナトリウム）との実験（T. aestivumとP. sativum）において、非単調な変化の頻度を分析した。都市部では、交通量が多く、生物学的条件が類似している道路付近の圃場で、同系統の植物の形質を評価した。都市部では，木質種（B. pendulaとT. cordata）と草本種（T. officinale）の両方で，ほとんどの形質について非単調な反応が見られた。これらの頻度は単調反応の割合と一致しており（B. pendula），また，さらに高い値を示した（T. cordata と T. officinale）。調査対象となった樹木では，生化学的形質において非単調な反応が非生化学的形質と比較してより一般的であった。実験的に汚染物質に曝露した場合，双子葉植物（P. sativum）と単子葉植物（T. aestivum）の両方において，ほとんどの形質において非単調な反応が得られ，その頻度は単調なものよりも有意に高かった。また，都市部と実験場では，植物指標の非単調な変化の中で，非ホルメティックな反応が有意に優勢であった。このように、植物指標を用いて環境品質を正しく評価するためには、ホルミシス反応と非ホルミシス反応の両方を考慮する必要がある。

Various plant traits are widely utilised to assess environment health. However, non-monotonic responses in plants (hormesis and non-hormetic ones) can induce an incorrect assessment of contamination level because they have maximums and/or minimums. Hence, an increase in the pollution level will not always be accompanied by plant index deteriorations. The frequencies of non-monotonic responses, especially non-hormetic responses, have been insufficiently studied for plant traits. This study analysed the frequencies of non-monotonic changes in plants experiencing urban chemical pollution (B. pendula, T. cordata and T. officinale) and with different pollutant exposures (heavy metals, herbicide glyphosate, formaldehyde and sodium chloride) in experiments (T. aestivum and P. sativum). In the city, we evaluated the traits in plants with the same ontogenetic stages on plots near roads with various traffic and similar abiotic conditions. In urban areas, non-monotonic responses were found in both woody (B. pendula and T. cordata) and herbaceous (T. officinale) species for most traits. Their frequencies corresponded to the proportion of monotonic responses (B. pendula) or were even higher (T. cordata and T. officinale). In studied trees, non-monotonic responses were more common in biochemical traits compared with non-biochemical ones. With experimental pollutant exposure, non-monotonic responses were obtained for most traits of both dicotyledonous (P. sativum) and monocotyledonous (T. aestivum) plants, and their frequency was significantly higher than for monotonic ones. Non-hormetic responses significantly prevailed among non-monotonic changes of plant indexes in the city and experiments. Thus, it is necessary to consider both hormesis and non-hormetic responses to assess correctly environmental quality using plant indexes.