植物生理学および病理学ジャーナル

カドミウムストレス下の Marsilea 植物の細胞壁組成と炭水化物代謝に対する外因性スペルミジンの影響

マレー・クマール・アダック

細胞内の炭水化物含有量とそれに関連する酵素活性の変化を検出する実験では、カドミウム（Cd）毒性の模擬条件下で水生シダの一種であるMarsilea minuta L.を用いて研究が行われました。さまざまな用量のCd（0、50、100、200 μM）とスペルミジン（2 mM）の補充により、植物はCdストレス下で用量依存的に総炭水化物の蓄積に悩まされていることが明らかになりました。炭水化物含有量の最大減少は対照群と比較して58%でしたが、スペルミジンの適用により1.42倍回復しました。同様に、植物はデンプンと総還元糖含有量でも対照群に対してそれぞれ42%と63.04%の影響を受けました。デンプンと総還元糖の両方の減少は、植物によってそれぞれ1.32倍と1.52倍回復しました。対照的に、植物はセルロースとヘミセルロースの形態の構造炭水化物においてそれぞれ 3.84 倍と 4.66 倍上方制御されました。酵素活性により、植物は可溶性インベルターゼと壁結合型インベルターゼの活性が対照群より最大でそれぞれ 51.27% と 42.07% 大幅に下方制御され、炭水化物代謝との良好な整合性が証明されました。Spd は、これらの酵素に関係なく、それぞれ 1.66 倍と 1.53 倍の活性を取り戻すことができました。Cd 毒性はある種の嫌気性ストレスを引き起こし、そのため Marsilea 植物は嫌気性ストレス誘発性タンパク質であるアルコール脱水素酵素 (ADH) とリンゴ酸脱水素酵素 (MDH) の活性を Cd 濃度の経過中に最大で 1.83 倍増加し、58.34% 減少する傾向がありました。興味深いことに、α および β アミラーゼ活性は、対照群に対する Cd 濃度によってそれぞれ 50.42% および 44.53% のさまざまな減少を経験した別の細胞特性を示しています。Spd は両方の活性を回復しましたが、統計的に有意ではありませんでした。したがって、Marsilea 植物は炭水化物代謝のさまざまな側面で細胞応答を分解しており、それらは水生環境における Cd のバイオマーカーとして示すことができます。