高ｐH水耕液中でのオオムギ根の先端の伸長は細胞増殖と細胞分化によって維持されている

Original Article
Elongation of barley roots in high-pH nutrient solution is
supported by both cell proliferation and differentiation in the
root apex

Kyoko Higuchi , Kota Ono, Satoru Araki, Shogo Nakamura, Tetsuya Uesugi, Taira Makishima, Atsushi Ikari, Takahiro Hanaoka &
Masayuki Sue
Department of Applied Biology and Chemistry, Tokyo University of Agriculture, Tokyo, Japan

Plant, Cell and Environment (2017) 40, 1609–1617

タイトル：
高ｐH水耕液中でのオオムギ根の先端の伸長は細胞増殖と細胞分化によって維持されている。


要旨：
多くの作物は中性や微酸性の土壌でよく生育する。根外のｐHが高くても根を伸長させる能力はアルカリ土壌での生存に有利であると考えられる。
著者らはいくつかの植物がアルカリ性の水耕液で根伸長を促進することを見出した。
オオムギはｐH８の水耕液でも根の生育を維持するがトマトは維持できなかった。
FeやMnはオオムギでもトマトでもｐH８の水耕液から十分吸収されたので、２つの植物種の異なる生育反応は遷移金属の不溶化によるものではないと示唆された。
無傷のオオムギとトマトが根外を酸性化する能力は同等であった。
むしろ、１週間ｐH８で栽培することでどちらの植物種も根の酸放出速度が低下した。一方、顕微鏡観察と細胞周期関連遺伝子の発現から、ｐH８で栽培したオオムギの根端では細胞分裂と細胞伸長が促進されていることが分かった。
オオムギは根の発達を促進することでアルカリストレスに適応していると考えられる。

ABSTRACT
Many crops grow well on neutral or weakly acidic soils. The　ability of roots to elongate under high-external pH would be advantageous for the survival of plants on alkaline soil. We found that root elongation was promoted in some plant species in alkaline-nutrient solution. Barley, but not tomato, root growth was maintained in pH 8 nutrient solution. Fe and Mn were absorbed well from the pH 8 nutrient solution by both
barley and tomato plants, suggesting that the different growth responses of these two species may not be caused by insolubilization of transition metals. The ability of intact barley and tomato plants to acidify external solution was comparable; in both species, this ability decreased in plants exposed to pH 8 nutrient solution for 1 w. Conversely, cell proliferation and elongation in barley root apices were facilitated at pH 8 as shown by microscopy and cell-cycle-related gene-expression data; this was not observed in tomato.We propose that barley adapts to alkaline stress by increasing root development.








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