二酸化硫黄によって誘発されるシロイヌナズナ植物における干ばつ耐性の強化

二酸化硫黄（SO2）は、植物に複数の影響を与える一般的な大気汚染物質です。本研究では、SO2のフミゲーションによるシロイヌナズナ植物の干ばつ耐性の改善が調査されました。結果は、30 mg/m3 SO2への72時間の前曝露が水分損失、気孔コンダクタンス（GS）、蒸散率（TR）を減らすことができるが、正味光合成率（PN）、水使用効率（IWUE）、および増加することができることを示した。干ばつ条件下での光合成色素含有量。スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）とペルオキシダーゼ（POD）の活性は有意に増加しましたが、過酸化水素（H2O2）とマロンジアルデヒド（MDA）の含有量は、干ばつストレス下でのSO2処理シロイヌナズナ植物で減少しました。さらに、o-アセチルセリン（Thio）リアーゼ（Oastl）の活性とシステイン（CYS）の含有量、硫黄同化の最初の有機生成物は、SO2の前処理後の干ばつストレス植物で有意に増加しました。グルタチオン（GSH）や非タンパク質チオールなど、他のチオール含有化合物の増加とともに（NPT）。一方、SO2のプレ曝露は、プロリンシンターゼP5Cの活性が増加し、プロリンデヒドロゲナーゼプロパの活性が低下し、より高いレベルのプロリン蓄積を誘導しました。酵素活性の変化と一致して、それらの対応する遺伝子発現パターンはSO2治療後に異なっていました。全体として、SO2によって与えられる干ばつ耐性の強化は、植物の光合成、抗酸化防御、硫黄同化、浸透圧の調整の改善に関連している可能性があります。これらの調査結果は、環境ストレスへの植物適応におけるSO2の役割に関する新しい洞察を提供します。

Sulfur dioxide (SO2) is a common air pollutant that has multiple effects on plants. In the present study, the improvement of drought tolerance in Arabidopsis plants by SO2 fumigation was investigated. The results showed that pre-exposure to 30 mg/m3 SO2 for 72 h could reduce water loss, stomatal conductance (Gs) and the transpiration rate (Tr) but increased the net photosynthetic rate (Pn), water use efficiency (iWUE) and photosynthetic pigment contents under drought conditions. The activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) were significantly increased, while the contents of hydrogen peroxide (H2O2) and malondialdehyde (MDA) were decreased in SO2-pretreated Arabidopsis plants under drought stress. Additionally, the activity of o-acetylserine(thio)lyase (OASTL) and the content of cysteine (Cys), the rate-limiting enzyme and the first organic product of sulfur assimilation, were significantly increased in drought-stressed plants after SO2 pretreatment, along with increases in other thiol-containing compounds, such as glutathione (GSH) and nonprotein thiol (NPT). Meanwhile, SO2 pre-exposure induced a higher level of proline accumulation, with increased activity of proline synthase P5CS and decreased activity of proline dehydrogenase ProDH. Consistent with the changes in enzyme activity, their corresponding gene expression patterns were different after SO2 treatment. Overall, the enhanced drought tolerance afforded by SO2 might be related to the improvement of plant photosynthesis, antioxidant defense, sulfur assimilation and osmotic adjustment. These findings provide new insights into the role of SO2 in plant adaptation to environmental stress.