アスコルビン酸はトマトの根にクロム(VI)の毒性耐性を誘導するために不可欠である

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J. Biotechnol..2020 Jul;S0168-1656(20)30186-3. doi: 10.1016/j.jbiotec.2020.07.011.Epub 2020-07-15.

アスコルビン酸はトマトの根にクロム(VI)の毒性耐性を誘導するために不可欠である

Ascorbic acid is essential for inducing chromium (VI) toxicity tolerance in tomato roots.

Asma A Al-Huqail
Hayssam M Ali
Bishwajit Kumar Kushwaha
Arwa A Al-Huqail
Vijay Pratap Singh
Manzer H Siddiqui

PMID: 32681851 DOI: 10.1016/j.jbiotec.2020.07.011.

抄録

クロム（Cr）汚染の問題は、世界的に作物の生産性に悪影響を及ぼすため、科学的にも大きな関心事となっている。そのため、様々な方法を用いて作物のクロム毒性を最小化するための科学的努力が行われている。これらの方法の中でも、アスコルビン酸（ASC）、グルタチオン、プロリン、栄養剤などの特定の化学物質の使用は有望な結果を示している。そこで本研究では、トマトの根における六価クロム[Cr(VI)]の毒性を調節するASCの役割について検討した。その結果、六価クロムは細胞死につながる六価クロムの蓄積を促進し、根の長さ、乾燥重量、体力、組織密度を低下させた。また、クロム(VI)は、酸化ストレスや脂質やタンパク質への損傷のレベルを高めるとともに、ASCのプールとその再生酵素の活性を低下させた。しかし、ASCの外因性添加は、トマトの根におけるCr(VI)の毒性効果を有意に逆転させた。さらに、リコリン（ASC生合成阻害剤）の添加は、興味深いことに6価クロムの毒性を増強した。しかし、ASCの外因性添加はリコリンの毒性を逆転させ、内因性ASCがトマト根における六価クロムの毒性を調節する役割を果たしていることが示唆された。以上の結果から、トマト根における六価クロム毒性の調節には内因性ASCが重要な役割を果たしていることが示唆された。

Problem of chromium (Cr) pollution is of great scientific concern as it adversely affects crop productivity worldwide. Therefore, scientific efforts are being made to minimize Cr toxicity in crop plants by using various methods. Of these methods, use of certain chemicals like ascorbic acid (ASC), glutathione, proline, nutrients, etc. has shown promising results. Therefore in this study, we have tested role of ASC in regulating hexavalent chromium [Cr(VI)] toxicity in tomato roots. Chromium (VI) reduced length, dry weight, fitness and tissue density of roots due to enhanced cellular accumulation of Cr which leads to the cell death. Chromium (VI) also declined ASC pool and activity of its regenerating enzymes along with enhanced level of oxidative stress and damage to lipids and proteins. However, exogenous addition of ASC significantly reversed toxic effects of Cr(VI) in tomato roots. Furthermore, addition of lycorine (inhibitor of ASC biosynthesis) interestingly augmented Cr(VI) toxicity. However, exogenous addition of ASC reversed toxic effect of lycorine suggesting that endogenous ASC has role in regulating Cr(VI) toxicity in tomato roots. Overall, our results suggest about crucial role of endogenous ASC in regulating Cr(VI) toxicity tolerance in tomato roots.