世界の陸地総面積の約7.0%が塩害1の影響を受けており、これは世界の9億ヘクタール以上の土地が塩害とナトリウム塩害2の両方の影響を受けており、耕作地の20%、灌漑地の10%を占めていることを意味します。また、面積の半分を占め、塩分濃度が高い地域も存在します3。塩害土壌はパキスタンの農業が直面する大きな問題です4,5。このうち、約630万ヘクタール、つまり灌漑地の14%が現在塩害6の影響を受けています。
非生物的ストレスは変化をもたらす植物成長ホルモン植物は塩分ストレスにさらされると、活性酸素種（ROS）産生と抗酸化酵素の消去効果のバランスが崩れ、酸化ストレスを受けることになります8。抗酸化酵素（構成的および誘導性の両方）の濃度が高い植物は、酸化ダメージに対する健全な抵抗力があり、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）、グアイアコールペルオキシダーゼ（POD）、ペルオキシダーゼカタラーゼ（CAT）、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ（APOX）、グルタチオン還元酵素（GR）は、塩分ストレス下の植物の耐塩性を高めることができます9。さらに、植物ホルモンは、植物の成長と発達、プログラム細胞死、および変化する環境条件下での生存において調節的な役割を果たすことが報告されています10。トリアコンタノールは、植物表皮ワックスの成分である飽和第一級アルコールであり、植物成長促進特性11,12 を有するだけでなく、低濃度でも成長促進特性13 を示す。葉面散布は、植物の光合成色素状態、溶質蓄積、成長、およびバイオマス生産を著しく改善することができる14,15。トリアコンタノールの葉面散布は、複数の抗酸化酵素の活性を調節し17、植物葉組織の浸透圧保護物質含有量を増加させ11,18,19、必須ミネラルであるK+およびCa2+の吸収反応を改善することで、植物のストレス耐性を高めることができる16。ただし、Na+の吸収反応は改善しない。14 さらに、トリアコンタノールはストレス条件下でより多くの還元糖、可溶性タンパク質、およびアミノ酸を生成する20,21,22。
野菜は植物化学物質や栄養素が豊富で、人体の多くの代謝プロセスに不可欠です23。 野菜生産は、特に世界の食糧の 40.0% を生産する灌漑農地で、土壌の塩分濃度の上昇によって脅かされています24。 タマネギ、キュウリ、ナス、ピーマン、トマトなどの野菜作物は塩分濃度に敏感で25、キュウリは世界中で人間の栄養にとって重要な野菜です26。 塩ストレスはキュウリの成長率に大きな影響を与えますが、25 mMを超える塩分濃度では収量が最大13%減少します27,28。 塩分がキュウリに悪影響を与え、植物の成長と収量が減少します5,29,30。 したがって、本研究の目的は、キュウリの遺伝子型における塩分ストレスを軽減するトリアコンタノールの役割を評価し、植物の成長と生産性を促進するトリアコンタノールの能力を評価することでした。この情報は、塩性土壌に適した戦略を開発する上でも重要です。さらに、私たちはキュウリの遺伝子型におけるNaClストレス下におけるイオン恒常性の変化を明らかにしました。
通常および塩ストレス下の 4 つのキュウリ遺伝子型の葉における無機浸透圧調節因子に対するトリアコンタノールの影響。
塩ストレス条件下でキュウリの遺伝子型を播種すると、総果実数および平均果実重量が大幅に減少しました (図 4)。これらの減少は Summer Green および 20252 遺伝子型でより顕著でしたが、Marketmore および Green Long は塩分負荷後も最高の果実数および重量を維持しました。トリアコンタノールの葉面散布により、評価したすべての遺伝子型で塩分ストレスの悪影響が軽減され、果実数および重量が増加しました。しかし、トリアコンタノール処理した Marketmore は、未処理の植物と比較して、ストレス下および制御条件下で最高の果実数とより高い平均重量をもたらしました。Summer Green および 20252 は、キュウリ果実の可溶性固形物含有量が最も高く、総可溶性固形物濃度が最も低い Marketmore および Green Long 遺伝子型と比較して成績が悪かったです。
通常および塩ストレス条件下での 4 つのキュウリ遺伝子型の収量に対するトリアコンタノールの影響。
トリアコンタノールの最適濃度は0.8 mg/lであり、塩ストレス下および非ストレス下において、研究対象品種の致死効果を軽減することができました。しかしながら、グリーンロング種とマーケットモア種に対するトリアコンタノールの効果はより顕著でした。これらの遺伝子型の耐塩性と、トリアコンタノールが塩ストレスの影響を軽減する効果を考慮すると、これらの遺伝子型を塩分を多く含む土壌で栽培し、トリアコンタノールを葉面散布することが推奨されます。
投稿日時: 2024年11月27日