植物免疫におけるニトロ酸化ストレスと鉄のクロストーク

植物免疫におけるニトロ酸化ストレスと鉄のクロストーク

Crosstalk of nitro-oxidative stress and iron in plant immunity

Parissa Taheri Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
　
Free Radical Biology and Medicine 191 (2022) 137–149
　
概要
活性酸素種（ROS）および活性窒素種（RNS）として知られる酸素・窒素ラジカルおよびその誘導体の蓄積は、生物的・環境的ストレスに関連して、植物の成長の様々な局面で発生する。
ストレスに関連して発生する、環境ストレスの結果の一つは、活性酸素の生成と消去の間のホメオスタシスの乱れである。
これはニトロ酸化バーストを引き起こし、ポリアミンレベル、フェノール、リグニン、カロースのような植物細胞壁の強化に関連する防御機構に影響を与える。
これらのシグナル伝達分子と、主要な金属である鉄とのクロストークは、非常に興味深い。
鉄は、様々な酵素の活性や細胞内の多くの重要なプロセスに関与する主要な金属元素であり、そのクロストークはまだほとんど解明されていない。従って、植物の抵抗性メカニズムにもっと深く注目する必要があると思われる。
植物が様々な環境刺激に対して抵抗するメカニズムを解明し、新規かつ効果的な植物保護戦略を構築することが必要である。
本総説では、植物が環境刺激に対して抵抗性を示す仕組みのうち、ROS、RNS、およびこれらのシグナル伝達分子と鉄との関連が植物免疫に果たす役割に関する最近の知見の進展に焦点を当てる。
さらに、植物防御に関わる主要な物理的バリアとしての細胞壁の強化の役割についても、活性種や鉄イオンとの関連で議論した。


以下は論文の図1、図2、図4に対応する説明です

図1.
様々な生物・生物ストレスに対する植物防御における一酸化窒素（NO.）と活性酸素種（ROS）と鉄（Fe）の関連性についての効果。PAMP: Pathogen-associated molecular patterns（病原体関連分子パターン）；MAMP: Microbe-associated molecular patterns; HAMP: Herbivore-associated molecular patterns; DAMP: DAMP: Damage-associated molecular patterns; PTI: Pattern-triggered immunity; ETI: Effector-triggered immunity; HTI: Herbivore-triggered immunity; WIR: Wound-induced resistance（創傷誘発抵抗性）。

図2.
ポリアミン（PA）、過酸化水素（H2O2）、一酸化窒素（NO.）、鉄（Fe）、およびそれらの細胞壁（CW）強化に関わる植物防御反応に対する環境ストレス、外来処理、有益微生物（BM）との共生などの各種要因の影響を説明するモデル。ODC：オルニチンデカルボキシラーゼ，PAO：ポリアミンオキシダーゼ，DAO：ジアミンオキシダーゼ，NOS：一酸化窒素合成酵素，NADP：ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェート。


図4.
活性酸素種（ROS）、ROS生成系、一酸化窒素（NO.）供与体を用いた植物処理が、生体・生物ストレスに対する防御反応と抵抗性に及ぼす影響。上向きの矢印は防御関連成分の増加を、下向きの矢印は防御関連成分の減少を示す。

図1

図２

図4