植物の老化防止：無細胞カンカ栽培培地で処理したエリヌス・アルピナスの花と葉の老化の遅延
Apr 28, 2023
議論
私たちの結果は、次の方法を使用して花と葉の老化を遅らせるための新しい戦略を説明しています。カンクン 文化上清。 現在、産業用カンクン 成長細胞生産を目的としており、培養上清は廃棄されます。 作業中に大量の上清が生成される可能性があります。カンクン 栽培と廃棄には費用がかかり、環境にダメージを与える可能性があります。20 廃棄物の農業利用カンクン 上清は植物の成長に利益をもたらしながら、経済的および環境的問題に対処できる可能性があります。 高脂質生産菌株の上清カンクン sp. HS2 は老化を遅らせるのに最も効果的でした (図2b). カンクン sp. HS2 はバイオ燃料生産用の屋外培養システムで工業的に栽培されており、農業用の上清も同時に生産できます。20,25 無細胞上清カンクン 種 点滴灌漑システムやスプリンクラーシステムなどの散水技術を使用することで、農業や園芸において肥料や水と並行して栽培を簡単に行うことができます。 しかし、我々は、その作用機序について明確な証拠を提供しなかった。アンチエイジング効果花や葉の上にE.アルピナス。 以下の場合に観察される老化の遅れを説明するために 4 つの仮説が提案されています。カンクン 上清を適用したE.アルピナスルーツ。
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まず、カンサス上清が活性化またはプライミングされる可能性があります。抗酸化酵素の発現、E. alpinus の活性酸素種 (ROS) の減少につながります。 ROS は植物の老化時に内部トリガーおよびシグナル分子として機能し、その分解は次のような物質によって触媒されます。抗酸化酵素.1、30 C. fusca とその潜在的な決定因子は、抗酸化酵素活性を活性化することが以前に示されています。 C. fusca 培地による根潅水活動が増えたの抗酸化酵素スーパーオキシドジスムターゼ26 さらに、我々の以前の研究では、C. fusca CHK0059- 由来の D-乳酸が 2 つの抗酸化酵素遺伝子、オルタナティブ オキシダーゼ 1 (AOX1) とシトクロム C オキシダーゼ サブユニットの発現を刺激することが示されました。シロイヌナズナの葉におけるフラジェリン 22 (flg22) 処理後の 2 (COX2)。20 D-乳酸抗酸化酵素のプライミングは、flg22- によって引き起こされた ROS 産生に応答してより強力に活性化される可能性があります。20 これは、根に E が浸潤していることを示唆しています。 . カンクサ上清を含むアルピヌスは刺激によって老化を遅らせる可能性がある抗酸化酵素そしてROSの量を減らします。
第二に、E. alpinus の老化の遅れは次のことに関連している可能性があります。抗酸化化合物カンク属によって生産されます。 E. alpinus によるものではありません。 試験した３種類のカンカ上清のうち、カンカ種からの上清は、 HS2 は、10 週間の試験期間全体にわたって植物の老化を遅らせるのに最も効果的でした (図 2b)。 ABC001 および HS2 は、特定の脂質や抗酸化色素などの有益な化合物の生産に非常に効率的な菌株であることが以前に判明しました 21-25,31。 HS2 は高レベルの抗酸化色素-カロテノイドおよびルテイン。25,31 キスタンケ種によって生成される抗酸化色素。 HS2 は E. alpinus の老化中に ROS レベルを低下させる可能性があります。
第三に、カンク属の種によって産生される D-乳酸による E. alpinus の D-乳酸デヒドロゲナーゼ (D-LDH) の活性化。 E. alpinus の老化に影響を与える可能性があります。 C. fusca CHK0059 によって分泌される D-乳酸は、シロイヌナズナの flg22 処理により D-LDH の発現を活性化することが以前に示されています。 植物では、D-LDH は解糖の副産物として生成される細胞毒性化合物であるメチルグリオキサール (MG) の解毒に関与しています。32 MG は非生物的ストレス耐性メカニズムを引き起こし、老化を促進する可能性があります。33 MG 解毒の最終生成物は D-LDH です。シロイヌナズナの機能喪失型 D-LDH 変異体は、外因性 MG による治療に対して過敏性を示し、34、D-LDH の活性化が MG レベルの低下に重要な役割を果たしていることが実証されました。 同様の機構は E. alpinus では試験されていないが、E. alpinus をシスタンケ上清で処理すると、D-LDH の活性化と MG 解毒を介して老化中の MG レベルが低下する可能性がある。
第四に、カンクイ由来の植物ホルモン模倣物の役割を排除することはできません。 カンカ種は、以前は葉の老化に関連付けられていたオーキシンおよびサイトカイニン様分子を生成することができます。 35,36 我々の以前の研究では、C. fusca の上清中に植物ホルモンは見つかりませんでしたが、20、カンカ種の上清中の植物ホルモンレベルの評価は行われました。 ABC001とHS2は必須です。
私たちの研究は、カンカクの培養上清には、葉や花の老化を遅らせる老化防止成分が含まれていることを確認し、既存の大規模カンカク栽培システムから上清を回収し、農業分野で再利用できる可能性を提案しています。 これは、農業および園芸植物の根系に適用すると、長寿の利点を提供しながら、カンク生産廃棄物の環境コストと経済コストを削減するという二重の利点を提供します。 カンカ上清の適用によって植物の丈夫さを改善すると、化学農薬や遺伝子組み換え植物への依存を減らし、生態系全体のレベルで環境へのダメージを軽減できる可能性があります。
謝辞
この研究は、科学・情報通信・未来創造省（ABC-2010-0029728）の資金提供によるグローバル・フロンティア・プロジェクトの先端バイオマス研究開発センター（ABC）、農業技術開発共同研究プログラム（ABC）からの助成金によって支援されました。アジェンダ プロジェクト番号 PJ011707)、農村開発局、および韓国の KRIBB イニシアチブ プログラム。
開示声明
著者らには宣言すべき利益相反はありません。
資金提供 この研究は、科学・情報通信省および未来計画省[ABC-2010-0029728]、農業および技術開発のための共同研究プログラム[アジェンダプロジェクト番号 PJ011707]、および KRIBB イニシアティブ プログラム、韓国。 ORCID Chang-Ki Shim http://orcid.org/0000-0002-4905-1947
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