Title
Interactions between Aluminum and Silicon Nutrition in
Seedlings and Suspension Cells of Rice (Oryza sativa L.)( 内容の
要旨 )
Author(s)
Md. Taiabur, Rahman
Report No.(Doctoral
Degree)
博士(農学) 甲第192号
Issue Date
2000-03-14
Type
博士論文
Version
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/2533
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。氏 名(国籍) 学 位 の 種 類 学 位 記 番 号 学 位授 与 年 月 日 学 位授 与 の 要件 研 究科 及 び専攻 研究指導を受けた大学 学 位 論 文 題 目 審 査 委 員 賞d.Taiabur Rahman (′(ンダラデシュ人民共和国) 博士(農学) 農博甲第192号 平成12年3月14日 学位規則第4条第1項該当 連合農学研究科 生物資源科学専攻 岐阜大学
Interactions between Aluminum and Silicon Nutritionin Seedlings and Suspension Cells of Rice(0り′ZaSaLivaL.) 主査 岐 阜 大 学 教 授 原 副査 信 州 大 学 教 授 入 江 副査 静 岡 大 学 教 授 久保井 副査 岐 阜 大 学 助教授 小 山 夫 三 徹 之 徹 錬 博 論 文 の 内 容 の 要 旨 酸性土壌のアルミニウム(Al)毒性は､土壌や植物における肥料や水利用効率を低下さ せ､横はりを悪くし､干ばつ抵抗性を弱めるため､農業上､解決すべき問題である｡植物 のAl耐性には作物や品種間差が認められる｡ケイ素(Si)は高等植物の有用元素で､各種 生物に対するAl障害を軽減するといわれるが､この軽減効果がいくつかの植物において 認められない場合もある｡たとえば､ソルガム､オオムギ､トウモロコシでは軽減効果が 認められ､ワ夕､落花生では認められていない｡したがって､この軽減効果に関する機構 が完全に理解されているとは言いがたい｡この研究の目的は､イネ幼植物及び培養細胞の AlとSiに対する生育応答の品種間差ならびにSiのAl障害軽減効果の機構を明らかにす ることである｡ 水耕条件下で､イネ幼種物のAl耐性の品種間差及びAl障害に対するケイ素の軽減効果 について調査した｡根の伸長と乾物重は培養液中のAl濃度の上昇にともない減少した｡ IAC3はAl耐性で､農林1号はAl感受性であった｡植物のAl含有率は培養液中のAl濃 度の上昇にともない増加した｡インディカ種については､すべてのSi濃度区において生育 促進効果が認められたが､ジャポニカ種については､最も高いSi濃度区(2000ドM)にお いてのみ弱い生育促進効果が認められた｡樟物のSi含有率については品種間差が認められ なかった｡SiのAl障害軽減効果はジャポニカ種よりもインディカ種において､またAl耐 性よりもAl感受性品種において明瞭に認められた｡ イネ(IAC3とIR45)培養細胞に対する培地AlとSi濃度の影響を､細胞生育､AlとSi
-92-吸収量､SiのAl障害軽減効果という点から調査し､さらにこれらの影響を幼植物の場合 と比較した｡培地中のAl濃度の上昇にともない､細胞の相対生育量は､両品種の場合と も減少し､全Al及びクエン酸不溶Al含有率は増加した｡Si単教添加の場合､生育促進効 果は認められず､Siは細胞にほとんど吸収されなかった｡SiのAl障害軽減効果は細胞よ りも幼植物試験の場合に大きかった｡細胞の全Al及びクエン酸不溶Al含有率はAl単独 添加(800pM)よりもAl-Si混合添加(800匹MAl+2000匹MSi)の場合に低かった｡細 胞のAl含有率の結果は､幼植物試験の場合と逆の傾向であった｡ 培養液中のAl-Si相互作用と植物体内のAl-Si相互作用を分けて考察する目的で､培養 液中のAlとSiの予備処理がその後の幼植物の生育に及ぼす影響を調査した｡Si予備処理 (2000llM)は50ドMAlで栽培されている幼植物の根伸長と植物乾物重を有意に増加さ せ､植物のAl吸収量を減少させた｡肉眼器的観察とへマトキシー｣ン染色による顕微鏡観 察は､Siの予備処理がAl処理による生育障害を明かに軽減することを示した｡ これらの結果から､次のような結論が得られた｡イネの幼植物のAl耐性は品種によっ て大きく異なり､その耐性傾向は培養細胞においても認められる｡幼椿物(とくにインデ ィカ種)の場合､SiはAl毒性に対して強い軽減作用を示すが､培養細胞の場合は弱い軽 減作用しか認められない｡幼植物と培養細胞におけるSiのAl障害軽減効果の違いは､根 の存在の有無と両者のアポブラスト組織の形態的な違いによるものと判断される｡Siはケ イ酸アルミニウムのような毒性の弱い錯体を作ることにより､溶液や植物体中でのAlイ オンの活動度を減少させ､アポブラスト組織の性質を正常に保つため､幼植物の生育が改 善されると考えられる｡ 審 査 結 果 の 要 旨 本論文は第1∼3章で構成され､イネ幼植物及び培養細胞のAlとSiに対する生育応答 の品種間葦ならびにSiのAl障害軽減効果の特徴を明らかにしたものである｡ 第1章では､イネ幼植物の根の伸長と乾物重は培養液中のAl濃度の上昇にともない減 少し､IAC3はAl耐性で､農林1号はAl感受性であることを示した｡また､SiのAl障害 軽減効果はジャポニカ種よりもインディカ種において､またAl耐性よりもAl感受性品種 において大きいことを明かにした｡ 第2章では､イネ(IAC3とIR45)培養細胞に対する培地AlとSi濃度の影響を､細胞 生育､AlとSi吸収量､SiのAl障害軽減効果という点から調査し､さらにこれらの影背を 幼植物の場合と比較し､次の結果を得た｡培地rIコのAl濃度の上昇にともない､釦胞の相 対生育量は､両品種の場合とも減少し､値物のAl含有率は増加した｡Si単独添加の場合､ 生育促進効果は認められず､Siは細胞にほとんど吸収されなかった｡SiのAl障宵軽減効 果は細胞よりも幼植物試験の場合に大きかった｡ 第3章では､培養液中のAl-Si相互作用と植物体内のAl･Si相互作用を分けて考察する 目的で､培養液中のAlとSiの予備処理がその後の幼植物の生育に及ぼす影響を調査した｡ Si予備処理(2000ドM)は50pMAlで栽培されている幼植物の根伸長と植物乾物重を有
-93-意に増加させ､植物のAl吸収量を減少させた｡肉眼器的観察とへマトキシリン染色によ る顕微鏡観察は､Siの予備処理がAl処月田こよる生育陣営を明かに軽減することを示した｡ これらの結果から､以下の拙論が得られた｡イネの幼柄物のAl耐性はI甘一杯によって人 きく異なり､その耐性傾向は培養細胞においても認められる｡幼植物(とくにインディカ 種)の場合､SiはAl毒性に対して強い軽減作用を示すが､培養細胞の場合は弱い軽減作 用しか認められない｡幼植物と培養細胞におけるSiのAl障害軽減効果の違いは､億の存 在の有無と両者のアポブラスト組織の形態的な違いによるものと判断される｡ 以上の論文構成や内容について慎重に審議した結果､得られた知見はケイ素の･アルミニ ウム過剰障害を軽減するという有用作用の一端を明かにしたもので､値物栄養学的に価値 があると判断された｡その結果､案査委員全員一致で本論文が岐阜大学大学院連合農学研 究科の学位論文として十分価値があるものと認めた｡ 学位論文の基礎となる学術論文 1)Rahman,M.T.,Kawamura,K.,Koyama,H･andHara,T･:Varietaldiff6rencesinthe growthofriceplant$inresponsetoaluminumaLndsilicon･SoilSci･PlantNutr･44‥ 423･431,1998. 2)Rahman,M.T.,Koyama,H.andHara,T･:Efftctofalumilltlmandsiliconinsolution
onthe growthof rice(WasatI帽L･)suspeェsioncells･LSoilSci･Plant Nutr･45‥ 693･700,1999.
