トマトの葉と根からのメタボロミックプロファイリング（Solanum lycopersicum L）植物窒素、リン、またはカリウム欠損状態で栽培された植物

鉱物の欠陥に対する特定の代謝ネットワーク応答は、明確に定義されていません。ここでは、トマトの葉と根の代謝反応の詳細な広範な識別を、n、p、またはk欠乏症に実施しました。トマト植物は、最適（5mm N、0.5mm P、または5mm K）の下で水耕栽培で栽培され、不足（0.5mm N、0.05mm P、または0.5mm K）条件と代謝産物をLC-MSおよびGC-MSで測定しました。これらの結果に基づいて、これら3つのミネラルのいずれかの欠乏は、エネルギー生産とアミノ酸代謝に影響を与えました。N欠乏は一般に、アミノ酸と有機酸の減少、および可溶性糖の増加をもたらしました。P欠乏により、根のアミノ酸と有機酸が増加し、可溶性糖が減少しました。K欠乏は、根に可溶性糖とアミノ酸の蓄積を引き起こし、葉の有機酸とアミノ酸の減少を引き起こしました。顕著な代謝経路の変化が含まれています。（1）N、PまたはK欠損トマトの根のα-ケトグルタル酸およびラフィノースファミリーオリゴ糖のレベルの増加、および（2）K欠損根のプトレシンの増加。これらの調査結果は、鉱物の欠陥に応じた代謝の変化に関する新しい知識を提供します。

Specific metabolic network responses to mineral deficiencies are not well-defined. Here, we conducted a detailed broad-scale identification of metabolic responses of tomato leaves and roots to N, P or K deficiency. Tomato plants were grown hydroponically under optimal (5mM N, 0.5mM P, or 5mM K) and deficient (0.5mM N, 0.05mM P, or 0.5mM K) conditions and metabolites were measured by LC-MS and GC-MS. Based on these results, deficiency of any of these three minerals affected energy production and amino acid metabolism. N deficiency generally led to decreased amino acids and organic acids, and increased soluble sugars. P deficiency resulted in increased amino acids and organic acids in roots, and decreased soluble sugars. K deficiency caused accumulation of soluble sugars and amino acids in roots, and decreased organic acids and amino acids in leaves. Notable metabolic pathway alterations included; (1) increased levels of α-ketoglutarate and raffinose family oligosaccharides in N, P or K-deficient tomato roots, and (2) increased putrescine in K-deficient roots. These findings provide new knowledge of metabolic changes in response to mineral deficiencies.