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水分ストレスは、植物組織の水分が最適レベル以下に低下したときに発生する非生物的ストレスの一種です。水分ストレスは、蒸散速度が根による水分吸収速度を超え、細胞が膨圧を失ったときに、大気と土壌の水分利用可能性に応じて発生します。水分ストレスは、水分ポテンシャルと水分含有量という2つの主要な指標によって説明されます。[1] [2] [3]
水分ストレスは気孔の開きに影響を及ぼし、主に二酸化炭素の同化量を減らすために気孔が閉じます。[4]気孔が閉じると蒸散速度も遅くなり、水分の損失が制限され、水分ストレスによる萎凋効果を防ぐのに役立ちます。[5]この気孔の閉じは、根が乾燥した土壌を感知し、それに反応してホルモンABAを生成することで引き起こされます。このホルモンが木部を通って葉に運ばれると、成長中の細胞の気孔コンダクタンスと壁の伸張性が低下します。これにより、蒸散、光合成、葉の展開の速度が低下します。ABAは成長中の根の細胞壁の緩みも促進し、土壌中の水分を見つけようとして根の成長を促進します。[6]
トウモロコシにおける長期的水ストレスに対する植物の表現型反応を測定したところ、植物は水ストレスに対して横方向と垂直方向の両方の根の成長を増加させることで反応することが示された。[7]あらゆる干ばつ条件において、トウモロコシは水の利用可能性の低下により植物の高さと収量の減少を示した。[8]
水ストレス条件下で誘導される遺伝子は、重要な代謝タンパク質の生成によって細胞を水不足から保護するだけでなく、水ストレス応答におけるシグナル伝達の遺伝子の調節にも機能すると考えられています。水分ストレスに対する植物の遺伝的応答を示す経路は4つ説明されており、2つはABA依存性で、2つはABA非依存性です。これらはすべて、植物の水ストレス耐性を高める遺伝子発現に影響します。[9]
水分ストレスが光合成に与える影響は、水枯渇時の光合成低下の程度と速度に依存するのと同様に、光合成回復の速度と程度に大きく依存します。軽度のストレスを受けた植物は 1 ～ 2 日で回復しますが、重度の水分ストレスを受けた植物は、再給水翌日には最大光合成速度の 40 ～ 60% しか回復せず、最大光合成速度に到達しないこともあります。水分ストレスからの回復は、葉の水分量が増加して気孔が再び開き、光合成タンパク質が合成されることから始まります。[10] [11]
参照
参考文献
- ^ Waring, RH; Cleary, BD (1967). 「植物の水分ストレス: 圧力ボンベによる評価」. Science . 155 (3767): 1248–54. Bibcode :1967Sci...155.1248W. doi :10.1126/science.155.3767.1248. PMID 17847540. S2CID 2516520.
- ^ Chappelka, Arthur H.; Freer-Smith, Peter H. (1995). 「大気汚染物質による樹木の低温および水分ストレスへの素因」.環境汚染. 87 (1): 105–117. doi :10.1016/S0269-7491(99)80013-X. PMID 15091613.
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