様々なZn濃度にさらされたイネ( L.)の機能喪失植物の生理学的応答

Physiological responses of rice ( L.) loss-of-function plants exposed to varying Zn concentrations.

• Rafael Gonçalves Gindri
• Bruno Bachiega Navarro
• Pedro Vinicius da Cruz Dias
• Camila Peligrinotti Tarouco
• Fernando Teixeira Nicoloso
• Gustavo Brunetto
• Álvaro Luís Pasquetti Berghetti
• Lincon Oliveira Stefanello da Silva
• Janette Palma Fett
• Paloma Koprovski Menguer
• Felipe Klein Ricachenevsky

抄録

イネは世界人口の半分の人にとって毎日の主食である。しかし、米粒は、人間の食事で最も一般的に欠乏している2つのミネラルであるFeとZnのような微量栄養素が不足しています。植物では、FeとZnが土壌から吸収され、分配され、貯蔵されることで、その濃度を十分かつ無毒なレベルに維持する必要があります。植物における鉄と亜鉛の恒常性のメカニズムを理解することは、植物による微量栄養素の利用を改善するだけでなく、穀物のバイオフォーティフィケーションを目的としたアプローチを示すことで、農業に利益をもたらす可能性がある。ZIP トランスポーターは一般的に Zn の取り込みに関連していますが、その生理学的な関連性についての報告はほとんどありません。ここでは、Zn膜トランスポーターOsZIP7（）の機能喪失系統について述べる。我々は、機能的なOsZIP7の欠如は、根ではZnの蓄積を増加させるが、新芽や種子では減少し、Znの分割の規制緩和につながることを示した。また、Zn欠乏症になると、植物はわずかに光合成のパフォーマンスを増加させることを実証した、これらの植物は、それらをより寛容にするZn欠乏症のためにプライミングされている可能性が示唆される。一方で、Znの過剰摂取は野生型に比べて植物に有害であることがわかりましたが、これは鉄などの他の元素濃度の二次的な影響と関連している可能性があります。これらのデータは、OsZIP7がZnのホメオスタシスに重要な役割を果たしていることを示唆しており、OsZIP7の機能低下によりFeのホメオスタシスが影響を受ける可能性があることを示唆している。

Rice is a daily staple for half of the world's population. However, rice grains are poor in micronutrients such as Fe and Zn, the two most commonly deficient minerals in the human diet. In plants, Fe and Zn must be absorbed from the soil, distributed and stored, so that their concentrations are maintained at sufficient but non-toxic levels. The understanding of mechanisms of Fe and Zn homeostasis in plants has the potential to benefit agriculture, improving the use of micronutrients by plants, as well as to indicate approaches that aim at biofortification of the grains. ZIP transporters are commonly associated with Zn uptake, but there are few reports about their physiological relevance . Here we describe a loss-of-function line for the Zn plasma membrane transporter OsZIP7 (). We showed that the absence of functional OsZIP7 leads to deregulated Zn partitioning, increasing Zn accumulation in roots but decreasing in shoots and seeds. We also demonstrated that, upon Zn deficiency, plants slightly increase their photosynthetic performance, suggesting that these plants might be primed for Zn deficiency which makes them more tolerant. On the other hand, we found that Zn excess is more deleterious to plants compared to wild type, which may be linked to secondary effects in concentrations of other elements such as Fe. Our data suggest that OsZIP7 is important for Zn homeostasis under physiological Zn concentrations, and that Fe homeostasis might be affected due to loss of function of OsZIP7.

© Prof. H.S. Srivastava Foundation for Science and Society 2020.