葉アポプラスト（細胞壁）に存在する抗酸化性アスコルビン酸はオゾンをどこまで解毒できるのか？―(II) Microsoft Excelを用いたプログラムとシミュレーション
前報で解説した数式モデルをMicrosoft Excelを用いて記述し、細胞壁中のアスコルビン酸によるオゾンの解毒量を計算した。計算に必要な各種パラメータには文献中の値を用いたが、細胞膜以降の抵抗値(ρ3)の情報は乏しいので、ρ3＝0とρ3 ≠0の二つの場合を仮定して計算を行い、結果を比較した。従来、細胞膜界面のオゾン濃度がゼロと仮定されることが多いが、これはρ3＝0と同一であり、その場合に細胞壁中のアスコルビン酸イオン(ASC－)は、オゾンの35.2％を解毒でき、残りの64.8％が細胞膜から細胞質基質に到達して、障害を引き起こす。一方、ρ3 ≠0とすれば、解毒率はより高くなり、例えば外気オゾ...
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| Published in | 大気環境学会誌 Vol. 54; no. 3; pp. 128 - 138 |
|---|---|
| Main Authors | , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
公益社団法人 大気環境学会
10.05.2019
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1341-4178 2185-4335 |
| DOI | 10.11298/taiki.54.128 |
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| Abstract | 前報で解説した数式モデルをMicrosoft Excelを用いて記述し、細胞壁中のアスコルビン酸によるオゾンの解毒量を計算した。計算に必要な各種パラメータには文献中の値を用いたが、細胞膜以降の抵抗値(ρ3)の情報は乏しいので、ρ3＝0とρ3 ≠0の二つの場合を仮定して計算を行い、結果を比較した。従来、細胞膜界面のオゾン濃度がゼロと仮定されることが多いが、これはρ3＝0と同一であり、その場合に細胞壁中のアスコルビン酸イオン(ASC－)は、オゾンの35.2％を解毒でき、残りの64.8％が細胞膜から細胞質基質に到達して、障害を引き起こす。一方、ρ3 ≠0とすれば、解毒率はより高くなり、例えば外気オゾン濃度が100 ppb、ρ3＝80.18 s m－1では、解毒率は64.5％となった。解毒率は、外気オゾン濃度の低下とともに高まるが、これは植物に障害を生じるオゾン濃度には閾値があるという概念と整合性がある。 |
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| AbstractList | 前報で解説した数式モデルをMicrosoft Excelを用いて記述し、細胞壁中のアスコルビン酸によるオゾンの解毒量を計算した。計算に必要な各種パラメータには文献中の値を用いたが、細胞膜以降の抵抗値(ρ3)の情報は乏しいので、ρ3＝0とρ3 ≠0の二つの場合を仮定して計算を行い、結果を比較した。従来、細胞膜界面のオゾン濃度がゼロと仮定されることが多いが、これはρ3＝0と同一であり、その場合に細胞壁中のアスコルビン酸イオン(ASC－)は、オゾンの35.2％を解毒でき、残りの64.8％が細胞膜から細胞質基質に到達して、障害を引き起こす。一方、ρ3 ≠0とすれば、解毒率はより高くなり、例えば外気オゾン濃度が100 ppb、ρ3＝80.18 s m－1では、解毒率は64.5％となった。解毒率は、外気オゾン濃度の低下とともに高まるが、これは植物に障害を生じるオゾン濃度には閾値があるという概念と整合性がある。 |
| Author | 青木, 一幸 野内, 勇 小林, 和彦 |
| Author_xml | – sequence: 1 fullname: 野内, 勇 organization: 元東京大学大学院農学生命科学研究科 – sequence: 1 fullname: 青木, 一幸 organization: 元東京都環境科学研究所（現名称：公益法人東京都環境公社東京都環境科学研究所） – sequence: 1 fullname: 小林, 和彦 organization: 茨城大学農学部 |
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| PublicationDecade | 2010 |
| PublicationTitle | 大気環境学会誌 |
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| PublicationYear | 2019 |
| Publisher | 公益社団法人 大気環境学会 |
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| References | Bichele, I., Moldau, H., Padu, E.: Estimation of plasmalemma conductivity to ascorbic acid in intact leaves exposed to ozone, Physiol. Planta., 108, 405–412 (2000). Hannesschlaeger, C., Pohl, P.: Membrane permeabilities of ascorbic acid and ascorbate, Biomolecules, 8, 73; doi:10.3390/biom8030073 (2018). Mills, G., Pleije,l H., Malley, C. S., Sinha, B., Cooper, O. R., Schultz, M. G., Neufeld, H. S., Simpson, D., Sharps, K., Feng, Z., Gerosa, G., Harmens, H., Kobayashi, K., Saxena, P., Paoletti, E., Sinha, V., Xu, X.: Tropospheric ozone assessment report: Present-day tropospheric ozone distribution and trends relevant to vegetation, Elem. Sci. Anth., 6, 47. doi:10.1525/elementa.302 (2018). Moldau, H.: Hierarchy of ozone scavenging reactions in the plant cell wall, Physiol. Planta., 104, 617–622 (1998). van Hove, L. W. A., Bossen, M. E., San Gabino, B. G., Sgreva, C.: The ability of apoplastic ascorbate to protect poplar leaves against ambient ozone concentrations: A quantitative approach, Environ. Pollut., 114, 371–382 (2001). 大政謙次，安保文彦，名取俊樹，戸塚 績：植物による大気汚染物質の収着に関する研究(II)NO2, O3あるいはNO2＋O3曝露下における収着について，農業気象，35, 77–83 (1979). Lesser V. M., Rawlings, J. O., Spruill, S. E., Somerville, M. C.: Ozone effects on agricultural crops: Statistical methodologies and estimated dose–response relationships, Crop Sci., 30, 148–155 (1990). van der Vliet, A., O’Neil, C. A., Eiserich, J. P, Cross, C. E.: Oxidative damage to extracellular fluids by ozone and possible protective effects of thiols, Arch. Biochem. Biophys., 321, 43–50 (1995). Massman, W. J.: A review of the molecular diffusivities of H2O, CO2, CH4, CO, O3, SO2, NH3, N2O, NO, and NO2 in air, O2 and N2 near STP, Atmos.Environ., 32, 1111–1127 (1998). Chameides, W. L.: The chemistry of ozone deposition to plant leaves: Role of ascorbic acid, Environ. Sci. Technol., 23, 595–600 (1989). 野内 勇，小林和彦，青木一幸：葉アポプラスト（細胞壁）に存在する抗酸化性アスコルビン酸はオゾンをどこまで解毒できるのか？―(I)化学反応を伴ったガス拡散移動に基づいたシミュレーションモデル―，大気環境学会誌，54, 113–127 (2019). Kobayashi, K.: Variation in the relationship between ozone exposure and crop yield as derived from simple models of crop growth and ozone impact, Atmos. Environ., 31, 703–714 (1997). Nobel, P. S.: Physicochemical and Environmental Plant Physiology, Academic Press, San Diego (1991). Sander, R. (1999): Compilation of Henry’s law constants for inorganic and organic species of potential importance in environmental chemistry. https://www.ft.unicamp.br/~mariaacm/ST405/Lei%20de%20Henry.pdf#search=%27Henry%27s+constant++ozone%27 （2018.9.11アクセス） Torre, D. de la.: Quantification of mesophyll resistance and apoplastic ascorbic acid as an antioxidant for tropospheric ozone in Durum wheat (Triticum durum Desf. cv. Camacho), Sci. World J., 8, 1197–1209 (2008). Hanba, Y. T., Shibasaki, M., Hayashi, Y., Hayakawa, T., Kasamo, K., Terashima, I., Katsuhara, M.: Overexpression of the barley aquaporin HvPIP2; increases internal CO2 conductance and CO2 assimilation in the leaves of transgenic rice plants, Plant Cell Physiol., 45, 521–529 (2004). Plöchl, M., Lyons, T., Ollerenshaw, J., Barnes, J.: Simulating ozone detoxification in the leaf apoplast through the direct reaction with ascorbate, Planta, 210, 454–467 (2000). |
| References_xml | – reference: Chameides, W. L.: The chemistry of ozone deposition to plant leaves: Role of ascorbic acid, Environ. Sci. Technol., 23, 595–600 (1989). – reference: Moldau, H.: Hierarchy of ozone scavenging reactions in the plant cell wall, Physiol. Planta., 104, 617–622 (1998). – reference: Mills, G., Pleije,l H., Malley, C. S., Sinha, B., Cooper, O. R., Schultz, M. G., Neufeld, H. S., Simpson, D., Sharps, K., Feng, Z., Gerosa, G., Harmens, H., Kobayashi, K., Saxena, P., Paoletti, E., Sinha, V., Xu, X.: Tropospheric ozone assessment report: Present-day tropospheric ozone distribution and trends relevant to vegetation, Elem. Sci. Anth., 6, 47. doi:10.1525/elementa.302 (2018). – reference: Torre, D. de la.: Quantification of mesophyll resistance and apoplastic ascorbic acid as an antioxidant for tropospheric ozone in Durum wheat (Triticum durum Desf. cv. Camacho), Sci. World J., 8, 1197–1209 (2008). – reference: Bichele, I., Moldau, H., Padu, E.: Estimation of plasmalemma conductivity to ascorbic acid in intact leaves exposed to ozone, Physiol. Planta., 108, 405–412 (2000). – reference: Plöchl, M., Lyons, T., Ollerenshaw, J., Barnes, J.: Simulating ozone detoxification in the leaf apoplast through the direct reaction with ascorbate, Planta, 210, 454–467 (2000). – reference: Sander, R. (1999): Compilation of Henry’s law constants for inorganic and organic species of potential importance in environmental chemistry. https://www.ft.unicamp.br/~mariaacm/ST405/Lei%20de%20Henry.pdf#search=%27Henry%27s+constant++ozone%27 （2018.9.11アクセス） – reference: Kobayashi, K.: Variation in the relationship between ozone exposure and crop yield as derived from simple models of crop growth and ozone impact, Atmos. Environ., 31, 703–714 (1997). – reference: Nobel, P. S.: Physicochemical and Environmental Plant Physiology, Academic Press, San Diego (1991). – reference: 大政謙次，安保文彦，名取俊樹，戸塚 績：植物による大気汚染物質の収着に関する研究(II)NO2, O3あるいはNO2＋O3曝露下における収着について，農業気象，35, 77–83 (1979). – reference: van Hove, L. W. A., Bossen, M. E., San Gabino, B. G., Sgreva, C.: The ability of apoplastic ascorbate to protect poplar leaves against ambient ozone concentrations: A quantitative approach, Environ. Pollut., 114, 371–382 (2001). – reference: van der Vliet, A., O’Neil, C. A., Eiserich, J. P, Cross, C. E.: Oxidative damage to extracellular fluids by ozone and possible protective effects of thiols, Arch. Biochem. Biophys., 321, 43–50 (1995). – reference: Hannesschlaeger, C., Pohl, P.: Membrane permeabilities of ascorbic acid and ascorbate, Biomolecules, 8, 73; doi:10.3390/biom8030073 (2018). – reference: Massman, W. J.: A review of the molecular diffusivities of H2O, CO2, CH4, CO, O3, SO2, NH3, N2O, NO, and NO2 in air, O2 and N2 near STP, Atmos.Environ., 32, 1111–1127 (1998). – reference: Lesser V. M., Rawlings, J. O., Spruill, S. E., Somerville, M. C.: Ozone effects on agricultural crops: Statistical methodologies and estimated dose–response relationships, Crop Sci., 30, 148–155 (1990). – reference: Hanba, Y. T., Shibasaki, M., Hayashi, Y., Hayakawa, T., Kasamo, K., Terashima, I., Katsuhara, M.: Overexpression of the barley aquaporin HvPIP2; increases internal CO2 conductance and CO2 assimilation in the leaves of transgenic rice plants, Plant Cell Physiol., 45, 521–529 (2004). – reference: 野内 勇，小林和彦，青木一幸：葉アポプラスト（細胞壁）に存在する抗酸化性アスコルビン酸はオゾンをどこまで解毒できるのか？―(I)化学反応を伴ったガス拡散移動に基づいたシミュレーションモデル―，大気環境学会誌，54, 113–127 (2019). |
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| SourceType | Publisher |
| StartPage | 128 |
| SubjectTerms | ascorbate calculation detoxification leaf apoplast ozone simulation model |
| Title | 葉アポプラスト（細胞壁）に存在する抗酸化性アスコルビン酸はオゾンをどこまで解毒できるのか？―(II) Microsoft Excelを用いたプログラムとシミュレーション |
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