世界の陸地面積の約7.0%が塩害の影響を受けており1、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の両方の影響を受けていることを意味し2、耕作地の20%と灌漑地の10%を占めています。塩害地は面積の半分を占め、塩分含有量も高くなっています3。塩害土壌はパキスタンの農業が直面している大きな問題です4,5。このうち、約630万ヘクタール、つまり灌漑地の14%が現在塩害の影響を受けています6。
非生物的ストレスは変化をもたらす可能性がある植物成長ホルモン植物が塩ストレスにさらされると、活性酸素種（ROS）の生成と抗酸化酵素の消光効果とのバランスが崩れ、植物は酸化ストレスに苦しむことになる8。抗酸化酵素（構成的および誘導的の両方）の濃度が高い植物は、酸化損傷に対する健全な抵抗力を持ち、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）、グアヤ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）、グルタチオンレダクターゼ（GR）などの抗酸化酵素は、塩ストレス下での植物の耐塩性を高めることができる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、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る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、植物の成長促進特性11,12、および低濃度での成長促進特性13を有する。葉面散布は、植物の光合成色素の状態、溶質の蓄積、成長、およびバイオマス生産を大幅に改善することができます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、植物の葉組織の浸透保護物質含有量を増加させ11,18,19、必須ミネラルK+およびCa2+の吸収反応を改善しますが、Na+は改善しません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します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。野菜の生産は、特に世界の食料の40.0%を生産する灌漑農地において、土壌塩分の増加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に敏感で25、キュウリは世界中の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速度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。塩分がキュウリに及ぼす悪影響は、植物の成長と収量の減少につながります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ストレスを軽減する上での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、塩害土壌に適した戦略を開発する上でも非常に重要です。さらに、NaClストレス下におけるキュウリの遺伝子型のイオン恒常性の変化を明らかにしました。
正常条件下および塩ストレス条件下における、4つのキュウリ遺伝子型の葉における無機浸透圧調節物質に対するトリアコンタノールの影響。
キュウリの遺伝子型を塩ストレス条件下で播種すると、総果実数と平均果実重量が有意に減少しました（図4）。これらの減少は、Summer Greenと20252の遺伝子型でより顕著でしたが、MarketmoreとGreen Longは塩分ストレス後も最も高い果実数と重量を維持しました。トリアコンタノールの葉面散布は、評価したすべての遺伝子型で塩ストレスの悪影響を軽減し、果実数と重量を増加させました。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、ストレス条件と制御条件の両方でより高い平均重量で最大の果実数を生産しました。Summer Greenと20252はキュウリ果実の可溶性固形分含有量が最も高く、総可溶性固形分濃度が最も低いMarketmoreとGreen Longの遺伝子型と比較して成績が劣っていました。
通常条件および塩ストレス条件下における、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、これにより、塩ストレス条件下および非ストレス条件下における試験対象遺伝子型の致死効果を軽減することができた。ただし、グリーンロングとマーケットモアに対するトリアコンタノールの効果はより顕著であった。これらの遺伝子型の耐塩性ポテンシャルと、塩ストレスの影響を軽減するトリアコンタノールの有効性を考慮すると、これらの遺伝子型を塩分濃度の高い土壌で栽培する際に、トリアコンタノールを葉面散布することを推奨できる。
投稿日時：2024年11月27日
