Hydrogen-rich water enhances cadmium tolerance in Chinese cabbage by reducing cadmium uptake and increasing antioxidant capacities. | 高濃度水素水は白菜のカドミウムの取り込みを減らし、 抗酸化能を上げることで、白菜のカドミウム耐性をアップさせる
J Plant Physiol. 2015 Mar 1;175:174-82. doi: 10.1016/j.jplph.2014.09.017. Epub 2014 Nov 18.
Hydrogen-rich water enhances cadmium tolerance in Chinese cabbage by reducing cadmium uptake and increasing antioxidant capacities.
College of Life Sciences, Nanjing Agricultural University
Abstract
The aim of the present paper was to understand the specific mechanism of hydrogen-rich water (HRW) in alleviating cadmium (Cd) toxicity in Chinese cabbage (Brassica campestris spp. chinensis L.). Our results showed that the addition of 50% saturation HRW significantly alleviated the Cd toxic symptoms, including the improvement of both root elongation and seedling growth inhibition. These responses were consistent with a significant decrease of Cd accumulation in roots and shoots, which was further confirmed by the histochemical staining. Molecular evidence illustrated that Cd-induced up-regulations of IRT1 and Nramp1 genes, responsible for Cd absorption, were blocked by HRW. By contrast, Cd-induced up-regulation of the HMA3 gene, which regulates Cd sequestration into the root vacuoles, was substantially strengthened by HRW. Furthermore, compared with those in Cd stress alone, the expressions of HMA2 and HMA4, which function in the transportation of Cd to xylem, were repressed by co-treatment with HRW. HRW enhanced the activities of antioxidant enzymes, including superoxide dismutase, guaiacol peroxidase, catalase and ascorbate peroxidase. These results were further confirmed by the alleviation of oxidative damage, as indicated by the decrease of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and reactive oxygen species (ROS) production. Taken together, these results suggest that the improvement of Cd tolerance by HRW was associated with reduced Cd uptake and increased antioxidant defense capacities. Therefore, the application of HRW may be a promising strategy to improve Cd tolerance of Chinese cabbage.
J Plant Physiol. 2015 Mar 1;175:174-82. doi: 10.1016/j.jplph.2014.09.017. Epub 2014 Nov 18.
高濃度水素水は白菜のカドミウムの取り込みを減らし、
抗酸化能を上げることで、白菜のカドミウム耐性をアップさせる
南京農業大学 生命科学
＜要旨＞
本研究は、高濃度水素水（HRW）が白菜（Brassica campestris spp. Chinensis L.）のカドミウム（Cd）毒性を緩和させるメカニズムを調べるために行いました。私たちの実験の結果、50％飽和HRWを与えるとCd中毒症状が有意に抑えられることが明らかになり、Cdによる根の伸長や苗の成長阻害が改善しました。
そしてこれらの現象は、根や新芽のCd蓄積が有意に減少したことと相関していました。なお、このCd蓄積は免疫染色によって確認しました。
また、Cd吸収に関与するIRT1とNramp1遺伝子はCdによってアップレギュレーションを起こしますが、HRWにより阻害されることがわかりました。その一方で根の液胞へのCd隔離を制御するHMA3遺伝子もCdによりアップレギュレーションされますが、HRWによりそれが増強されることがわかりました。
さらにCdストレスを与えただけの白菜に比べて、木質部にCdを輸送する働きを担うHMA2とHMA3遺伝子の発現が、HRWを与えることにより抑えられました。
HRWはSODやグアイアコールペルオキシダーゼ、カタラーゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ等の抗酸化酵素の活性を促進させました。これらの結果は、酸化ダメージの減少により裏付けられました。ちなみに酸化ダメージはTBARSとROS産生能を判断基準としました。
以上のことからHRWによるCd耐性の向上は、Cdの取り込みを減らし、抗酸化能を増加させることと関連しているものと思われます。ゆえに白菜のCd耐性改善に対するHRWの実用化は、将来期待できるかもしれません。
＜一言＞
今まで意識的に避けてきた水素水と植物の関係のお話です。この論文の前にも少なからず、水素水で育てた植物（野菜や果物？）は腐りにくいとか、病気に強くなるとか…え、ホントなの！？というような話がありました。
今回の研究は、カドミウムによる白菜の害を水素水が抑えてくれるというものです。論文のアブストを読む限り（私の読解力ははなはだ怪しいですが）、白菜に水素水を与えるとカドミウムの吸収をしなくなる、もし吸収してもひとところに蓄積することで、毒性が体中を侵食することを防いでいるという話みたいです。あとはいつもの抗酸化能のアップですね。そんなこともあるんでしょうか。水素、恐るべし。
