イネおよびコムギの干ばつに対する光合成の応答を決定する土壌-根界面透水係数

イネおよびコムギの干ばつに対する光合成の応答を決定する土壌-根界面透水係数

Soil-root interface hydraulic conductance determines responses of photosynthesis to drought in rice and wheat

Yuhan Yang, Xiaolin Ma, Lu Yan, Yingchao Li, Suhan Wei, Zhipeng Ten , Hong Zhang, Wei Tang, Shaobing Peng and Yong Li

Plant Physiology　https://doi.org/10.1093/plphys/kiad498


要旨
イネ（Oryza sativa）の生産は大量の淡水を消費するため、イネの干ばつ耐性を向上させることが重要である。しかし、イネの干ばつ耐性を改善するプロセスは十分に研究されておらず、イネとコムギ（Triticum aestivum）の比較研究は、干ばつ耐性を決定するメカニズムを理解する効果的な方法です。 本研究では、Shanyou 63 米とYannong 19 小麦に短期干ばつストレスを加えて、さまざまな水ポテンシャルを作り出し、土壌干ばつに対するガス交換、植物の水力コンダクタンス、根の形態学的および解剖学的特性の応答を調査しました。 われわれは、イネの光合成はコムギよりも乾燥ストレスに敏感であり、これは気孔コンダクタンスと植物の水力コンダクタンス（Kplant）の低下の違いに関連していることを発見した。 干ばつによるKplantの衰退は主に、 土壌と根の界面の透水コンダクタンス（Ki）の減少。これは、Ki が根や芽の透水コンダクタンスよりも乾燥に敏感であり、土壌と根の界面が両方の作物で植物全体の透水抵抗の 40% 以上に寄与したためです。 干ばつに反応した根の収縮は小麦よりもイネの方が深刻であり、これはイネの干ばつストレス下での Ki と Kplant のより大きな低下を説明します。 われわれは、Ki の低下が両作物における Kplant と光合成の低下を引き起こし、根の形態と解剖学的構造の可塑性が乾燥耐性を決定する上で重要であると結論付けた。


図6.
イネとコムギの根の3つの異なる位置における干ばつに対する根の断面積の反応。根の断面積は、SY63とYN19のA)根と根の接合部、B)根の3/4下部、C)根の頂点から2cm上の位置で測定し、分析した。WW：土壌水ポテンシャルはイネ、コムギともに-0.10MPaより大きかった。MDS：土壌水ポテンシャルは、イネとコムギでそれぞれ-0.80MPaと-0.90MPa程度であった。SDS：土壌水分ポテンシャルは、イネとコムギでそれぞれ-1.70MPaと-1.90MPaであった。データは3〜6反復の平均値±SDである。統計分析は、処理区間および作物間で行った。異なる大文字は、イネでは1-way ANOVAとLSD検定（P < 0.05）を用いて、異なる干ばつ条件間の有意性を表し、異なる小文字はコムギでは異なる干ばつ条件間の有意性を表す。群間比較は2元配置分散分析（2-way ANOVA）を用いて行い、群間差はLSD検定で分析した。*および***は、2作物間でそれぞれP < 0.05およびP < 0.001の水準で有意であることを示す。比較のため、根の画像をデジタルで抽出し、画像のスケールバーは400μmとした。