研究のタイプ: 医学/生物学の研究 (experimental study)

[植物における細胞内情報伝達:トマトにおいて電磁界刺激で生じる2つの急速に植物体に伝達される信号の証拠] med./bio.

Intercellular communication in plants: evidence for two rapidly transmitted systemic signals generated in response to electromagnetic field stimulation in tomato.

掲載誌: Plant Cell Environ 2007; 30 (7): 834-844

この研究は、トマトの植物体に電磁放射ばく露を与えた時に働く細胞内情報伝達を調べた。野生型トマトの植物体全体に電磁放射ばく露与えた場合、終末葉(#4)において、基本的なロイシン-ジッパー転写因子(bZIP)のmRNAの急速かつ相当量の蓄積が引き起こされ、その動態は損傷に対する応答で見られるもの同様であった。一方、トマトのアブシジン酸(ABA)欠損変異体(Sitiens)の場合、応答はさらに迅速であったが、一過性であった。野生型において、最も古い葉(#1)のみに電磁放射ばく露を与えると、局所ばく露した葉のみならず、ばく露を受けていない、遠く離れた葉(#4)でも、bZIP mRNA蓄積が誘発されが、植物体全体での蓄積には多少の遅れが見られた。この場合、両方の葉におけるPin2 mRNAの蓄積はbZIP mRNAより少なかったが、植物体全体での遅れはなかった。ABA変異体の場合、bZIP mRNAの蓄積は、ばく露を受けた葉と離れた葉の両方で野生型のものよりはるかに少なくなり、Pin2 mRNAの蓄積は、ばく露を受けた葉ではより多かったが、植物体全体の葉での蓄積は全くなかった。ジャスモン酸(JA)変異株(JL-5)およびABA生合成阻害剤ナプロキセンで処理された野生型においては、応答はABA変異体と同様であったが、ばく露を受けた葉をカルシウム拮抗薬で処理した場合、両方の葉でのbZIP転写物の蓄積は完全に消失した、と報告している。

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研究目的(著者による)

To study both local (direct) and systemic (distant) responses to electromagnetic field stimulation in wild type and mutant plants with different inhibitors and to measure the accumulation of two transcripts (as markers for stress response) at several times after exposure (immediately after exposure and after 5, 15, 30, and 60 min.).

詳細情報

Naproxen (abscisic acid biosynthesis inhibitor) was added to the culture medium of hydroponically grown wild type tomatoes 24 h before electromagnetic field stimulation. Calcium counteracting drugs (EGTA and LaCl3) were sprayed simultaneously on the exposed leaf of wild type plants 30 min. before stimulation.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 900 MHz
ばく露時間: continuous for 10 min

ばく露1

主たる特性
周波数 900 MHz
タイプ
  • electromagnetic field
ばく露時間 continuous for 10 min
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • 詳細不明
チャンバの詳細 8.4 m x 6.7 m x 3.5 m Faraday cage
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 5 V/m - - - -

Reference articles

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目/測定パラメータ/方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露前
  • ばく露後

研究の主なアウトカム(著者による)

Exposing total wild type tomato evoked rapid accumulation of bZIP mRNA in the terminal leaf with kinetics very similar to that seen in response to wounding, while in the abscisic acid mutant (Sitiens) the response was more rapid, but transient.
Exposing just the oldest leaf of a wild type tomato evoked bZIP mRNA accumulation both locally in the exposed leaf and systemically in the unexposed (distant) leaf, although systemic accumulation was delayed somewhat.
Accumulation of Pin2 mRNA was less than bZIP in both the exposed and distant leaves in wild type, but there was no delay in the systemic response. In Sitiens, bZIP mRNA accumulation was far less than in wild type in both local and distant leaves, while Pin2 mRNA accumulation was stronger in the exposed leaf, but totally prevented in the systemic leaf.
In the jasmonic acid mutant (JL-5) and in wild type plants treated with naproxen, responses were similar to those in the abscisic acid mutant, while treatment of the exposed leaf with calcium antagonists totally abolished both local and systemic increases in bZIP transcript accumulation.
In conclusion, the data provide evidence that tomato plants are a good model to study the impact of radiofrequency electromagnetic fields as they perceive and respond to electromagnetic fields as though it was an injurious treatment (wound). The findings support the contention that there are two different signals evoking gene expression: a slower one evoking bZIP accumulation and a faster signal evoking Pin2 mRNA accumulation. Finally, they support a complex role for abscisic acid and jasmonic acid in the transcriptional responses.

研究の種別:

研究助成

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