干ばつストレスに対応した気孔開口部の制御は、ポリアミン、一酸化窒素合成酵素、過酸化水素を介して行われている

Regulation of stomatal aperture in response to drought stress mediating with polyamines, nitric oxide synthase and hydrogen peroxide in L.

• Nader Adamipour
• Morteza Khosh-Khui
• Hassan Salehi
• Hooman Razi
• Akbar Karami
• Ali Moghadam

抄録

ポリアミン合成、一酸化窒素合成酵素（NOS）、銅アミン酸化酵素活性（CuAO）、過酸化水素（HO）に関与する遺伝子が、L.L.の干ばつストレスに対する気孔開口部の制御にどのような役割を果たしているかを評価するために、3 つの灌漑レベル（25％、50％、100％圃場容量）で、1 日、3 日、6 日、12 日の 3 回繰り返しの試験を実施した。その結果，50％，25％の両灌漑条件下では，1 日間でプットの蓄積が認められた。また，50％の灌漑条件下では，プットの直接生合成経路であるオルニチンデカルボキシラーゼ(ODC)の役 割がより効果的であったのに対し，25％の灌漑条件下では，プットの間接生産経路であるアグマチンイミノヒドロラーゼ(AIH)， N-カルバモイルプットレスシンアミドヒドロラーゼ(CPA)，アルギニンデカルボキシラーゼ(ADC)の役 割がより効果的であった。HPLCの結果、スペルミジン（Spd）およびスペルミン（Spm）の蓄積は、（）および（）遺伝子の発現と一致していることが示された。50％および25％FCの両方の下でSpdの蓄積は、3 dに発生し、その後、他の日に減少した。また、50% FC下では6日目から、25% FC下では3日目からSpmの含有量が増加する傾向が見られた。これらの結果から、測定されたポリアミンのうち、CuAO活性を介したPut酸化がHO産生の増加に寄与していることが示唆された。また、HOの蓄積は二次的なメッセンジャーとして遺伝子発現の増加にもつながった。遺伝子発現の増加は、気孔閉鎖をもたらすシグナルとして作用する可能性がある。

To assess the role of genes involved in polyamines synthesis, nitric oxide synthase (NOS), copper amine oxidase activity (CuAO) and hydrogen peroxide (HO) in regulation of stomatal aperture to drought stress in L., a study was performed at three irrigating levels (25%, 50%, and 100% field capacity) with three replications at 1, 3, 6 and 12 days. The results showed that putrescine (Put) accumulation occurred under both 50% and 25% FC at 1 d. Furthermore, the role of the Put direct biosynthesis pathway ornithine decarboxylase (ODC) was more effective under 50% FC whereas in the 25% FC the Put indirect production pathway (agmatine iminohydrolase (AIH), N-carbamoyl putrescine amidohydrolase (CPA) and arginine decarboxylase (ADC)) was more effective. HPLC results showed that the accumulation of spermidine (Spd) and spermine (Spm) is consistent with the expression of ( () and () genes. Spd accumulation under both 50% and 25% FC occurred on the 3 d and then decreased in the other days. Spm content showed an increasing trend from 6 d under 50% FC and from 3 d under 25% FC. Our results suggest that among the measured polyamines, Put oxidation through CuAO activity increased resulted in an increase in HO production. The HO accumulation also as a secondary messenger led to enhance in gene expression. Increase in gene expression can act as a signal resulting in stomatal closure.