酸化ストレス、損傷と不十分な抗酸化防御が強化され、水不足ストレスと熱ストレスの組み合わせでの不十分な回復に向けて貢献している（Bathua）のいずれかのストレスだけではなく、どちらかのストレスに比べて

Enhanced oxidative stress, damage and inadequate antioxidant defense contributes towards insufficient recovery in water deficit stress and heat stress combination compared to either stresses alone in (Bathua).

• Vimal Kumar Semwal
• Renu Khanna-Chopra

抄録

(Bathua)は、北インドでは生育・発達期に5〜45℃の幅広い温度環境に適応した雑草植物である。水不足ストレス、熱ストレス、水不足ストレスと熱ストレスの組み合わせ、水不足前処理と熱ストレスの組み合わせで葉の抗酸化防御を研究した。水不足ストレスと熱ストレスの組み合わせを受けた植物では、SOD、CAT、およびすべてのAsA-GSHサイクル酵素の活性の誘導が少なく、AsAとGSHプールの低下と相まって、HO含有量、脂質過酸化、タンパク質の損傷が最も高かった。水不足の植物は、熱ストレス下では、非ストレス下の植物に比べて、SOD, CAT, POX, DHAR, GSH 含量、AsA/DHA, GSH/GSSG 比などの抗酸化防御酵素や代謝物の活性が高い状態を維持していた。本研究は、水不足ストレスと熱ストレスの組み合わせ、および水不足前処理後の熱ストレスが植物の活性酸素、損傷、酵素や代謝物を含む抗酸化防御に及ぼす影響について、初めて総合的に報告したものである。水不足ストレスと熱ストレスの組み合わせは、水関係の低下と酸化ストレスとダメージの増加が、SOD、CAT、AsA-GSHサイクルなどの酵素やAsA、GSH含量などの代謝物の抗酸化防御力の低下と相まって、どちらか一方のストレス単独のストレスよりも有害であった。水不足の前処理とその後の回復は、その後の熱ストレス下での酵素活性と代謝物の両方において、協調抗酸化防御を誘導する結果となった。熱ストレス下での水不足前処理を行った植物では、CAT 活性の向上とレドックスプールの増加が交差耐性に大きな役割を果たした。

(common name Bathua) is a widely adapted weed plant facing wide array of temperatures (5-45 °C) during growth and development in North India. Antioxidant defense was studied in leaves under water deficit stress, heat stress, water deficit stress and heat stress combination and water deficit preconditioning followed by heat stress. plants subjected to water deficit stress and heat stress combination showed higher decline in water relations and lesser recovery compared to either stresses alone. Highest HO content, lipid peroxidation and protein damage were observed in plants experiencing water deficit stress and heat stress combination which was coupled with less induction in activities of SOD, CAT and all AsA-GSH cycles enzymes and decline in AsA and GSH pool compared to plants subjected to either stress alone. Water deficit preconditioned plants maintained higher activities of antioxidant defense enzymes and metabolites such as SOD, CAT, POX, DHAR, GSH content and AsA/DHA and GSH/GSSG ratios compared to non-preconditioned plants under heat stress. This is the first holistic report on effect of water deficit stress and heat stress combination and water deficit preconditioning followed by heat stress on ROS, damage and antioxidant defense including enzymes and metabolites in . Water deficit stress and heat stress combination was more detrimental in than either of the stresses alone as decline in water relations and increase in oxidative stress and damage was coupled with a decline in antioxidant defense both in enzymes i.e. SOD, CAT and AsA-GSH cycles enzymes and metabolites i.e. AsA and GSH content. Water deficit preconditioning followed by recovery resulted in induction of co-ordinated antioxidant defense in terms of both enzyme activities and metabolites during subsequent heat stress in . Enhanced CAT activity and higher redox pool played a major role in cross tolerance in water deficit preconditioned plants under heat stress.

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