オゾンストレスとは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: LEAFLA編集部

オゾンストレスとは

オゾンストレスとは、大気中の高濃度オゾンにより植物が受ける酸化ストレスのことで、光合成の阻害や細胞膜の破壊などを引き起こす深刻な環境ストレスです。葉の表面にある気孔から侵入したオゾンは、活性酸素種を生成して植物組織を酸化的に損傷させます。

オゾンストレスによる植物への影響は、まず葉の表面に斑点状の変色や壊死が現れ、その後徐々に光合成能力が低下していきます。気孔の開閉機能が阻害されることで水分調節にも異常が生じ、植物全体の生育に支障をきたします。

オゾンストレスは、特に都市部や工業地帯の近郊で深刻な問題となっており、農作物の収量低下や品質劣化の原因となっています。植物種によってオゾンに対する感受性は異なりますが、多くの作物がその悪影響を受けることが知られています。

大気中のオゾン濃度が上昇する夏季は、植物のオゾンストレスが特に顕著になる時期とされています。気温の上昇と強い日射により光化学オキシダントの生成が促進され、植物へのダメージが増大していくのです。

オゾンストレスへの対策として、抗酸化物質の施用や耐性品種の育成などが研究されていますが、根本的な解決には大気環境の改善が不可欠です。植物の健全な生育を維持するために、環境負荷の低減が重要な課題となっています。

植物のオゾンストレス対策と研究に関して、以下を簡単に解説していきます。

植物のオゾンストレスを診断する方法として、葉の可視障害の観察や光合成速度の測定が一般的に用いられています。クロロフィル蛍光測定により光化学系IIの活性を評価することで、ストレスの程度を定量的に把握できます。

生化学的な診断手法では、活性酸素種の蓄積量や抗酸化酵素の活性を測定することで、オゾンストレスの影響を分子レベルで評価しています。遺伝子発現解析により、ストレス応答に関与する遺伝子の同定も進められています。

最新の画像解析技術を用いることで、オゾンストレスによる植物の形態変化や生理状態の変化を非破壊的に測定できるようになっています。ドローンやハイパースペクトルカメラによる広域モニタリングも実用化が進んでいます。

植物は気孔の開閉を調節することで、体内へのオゾンの侵入を制限する防御機構を持っています。この気孔制御には、活性酸素種をシグナルとした複雑な情報伝達系が関与しているとされています。

抗酸化物質の生合成は、植物の重要な防御メカニズムの一つとして知られており、アスコルビン酸やグルタチオンなどが活性酸素種の除去に貢献しています。これらの物質は酸化還元システムの一部として機能し、細胞の恒常性を維持します。

オゾンストレスを受けた植物では、防御関連遺伝子の発現が誘導され、ストレス応答タンパク質の合成が促進されることが明らかになっています。これらのタンパク質は細胞の修復や保護に重要な役割を果たしているのです。