シロイヌナズナの苗の成長とオーキシンの恒常性に対する重金属ストレスの影響

植物ホルモンオーキシンは、植物の発達の多くの面で重要なメディエーターです。プラント内の動的および微分分布は、重金属刺激を含むさまざまな環境の手がかりによって規制されています。本研究では、最初にPB（2+）、CD（2+）、Hg（2+）、Ni（2+）を含む7つの重金属の毒性効果を評価しました。Zn（2+）、Co（2+）、およびCu（2+）モデルプラントであるシロイヌナズナの過剰中のThaliana。新鮮な重量と葉の領域の喪失、一次根の長さの減少、および横方向の根密度の刺激を含むさまざまな形態学的欠陥は、7つの重金属間で異なる程度に発生しました。次に、シロイヌナズナの指示DR5：GUSレポーターラインを使用して、植物の苗木内のオーキシンの蓄積と分布は、これらの重金属によって劇的かつ差別的に影響を受けることがわかりました。さらに、QRT-PCR技術により、選択された27のオーキシン恒常性関連遺伝子の転写変化をさらに分析し、さまざまな重金属の上で候補遺伝子の発現がシュートと根で明確に変化していることを発見しました。私たちのデータは、過剰な重金属に直面すると、植物がオーキシン関連の遺伝子の転写を動的に、そして差別的に調節して、植物内のオーキシンの位置と効果的な蓄積を調整することができることを示しています。

The phytohormone auxin is an essential mediator in many aspects of plant development. Its dynamic and differential distribution within the plant is regulated by a variety of environmental cues including heavy metal stimuli. In the present study, we first evaluated the toxic effects of seven heavy metals including Pb(2+), Cd(2+), Hg(2+), Ni(2+). Zn(2+), Co(2+) and Cu(2+) in their excess on the model plant, Arabidopsis thaliana. Various morphological defects including loss in fresh weight and leaf area, decrease of the primary root length and stimulation of the lateral root density occurred to a different extent among seven heavy metals. Next, using an indicative DR5:GUS reporter line of Arabidopsis, the auxin accumulation and distribution within plant seedlings were found to be dramatically and differentially affected by these heavy metals. We further analyzed the transcriptional changes of 27 selected auxin homeostasis-related genes by qRT-PCR technique and found that upon various heavy metals, the expressions of the candidate genes were distinctly altered in shoots and roots. Our data indicated that when confronted with excessive heavy metals, plants could dynamically and differentially regulate the transcription of auxin-related genes to adjust the location and effective accumulation of auxin within the plant for better adaptation and survival under the adverse environment.