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Analyses of photorespiratory mechanisms of conifer leaves for improving the current biochemical-based photosynthesis model

Research Project

Project/Area Number 19H03006
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionForest Research and Management Organization

Principal Investigator

Miyazawa Shin-Ichi  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10578438)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大宮 泰徳  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (70360469)
鈴木 雄二  岩手大学, 農学部, 教授 (80374974)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords光呼吸 / 光合成 / 針葉樹 / 裸子植物 / 被子植物 / カタラーゼ / 細胞内局在性 / 過酸化水素 / 二酸化炭素 / ルビスコ / 遺伝子組換え / 広葉樹 / CO2固定 / 代謝 / 炭素安定同位体 / 光呼吸代謝 / 安定同位体 / 炭素固定
Outline of Research at the Start

地球環境の変化が森林の炭素固定量に与える影響は、生化学的な数理モデル(ファーカーモデル)で予測される。このモデルは被子植物の光合成経路をもとに作られ、経路を構成する代謝反応の中でも光呼吸代謝が重要である。光呼吸はCO2固定酵素であるルビスコが酸素と反応することで開始され、代謝過程でCO2を発生するためである。これまでの申請者の研究により、裸子植物である針葉樹は被子植物とは異なる光呼吸代謝をもつことがわかってきた。そこで、本研究は針葉樹の光呼吸の詳細な仕組みを解明し、炭素固定量の予測精度の向上に貢献する。

Outline of Final Research Achievements

Photorespiration is a crucial metabolism associated with photosynthesis. However, it is currently assumed that conifer gymnosperms have an identical photorespiratory mechanisms to broad-leaf angiosperms, although two taxonomical groups have a different evolutionary background. In this research project, we revealed that conifers had different photorespiratory mechanisms from angiosperms through the analyses on the gene databases derived from various plant species as well as those on the differences in stable carbon isotope-labeled patters of the leaf photorespiratory metabolites between conifers and angiosperms.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球温暖化などによる地球環境の変化によって、樹木を含めた植物のCO2の吸収量が、どのような影響を受けるのかを定量的に予測することは重要である。このような植物のCO2の吸収量の変化は、光合成の生化学をベースにした数式モデル(光合成モデル)によって予測されている。しかしながら、現在の光合成モデルは、草本植物など被子植物の光合成の代謝をもとにしている。本研究によって、裸子植物である針葉樹の光合成の代謝が明らかになったことで光合成モデルの改良が期待できる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Changes in the <i>Cryptomeria japonica</i> shoot transcriptome after short-term treatments with different concentrations of CO<sub>2 </sub>2022

    • Author(s)
      Ujino-Ihara Tokuko、Hiroyuki Tobita、Shin-Ichi Miyazawa
    • Journal Title

      Bulletin of the Forestry and Forest Products Research Institute

      Volume: 21 Issue: 3 Pages: 207-216

    • DOI

      10.20756/ffpri.21.3_207

    • ISSN
      0916-4405, 2189-9363
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Oxygen response of leaf CO2 compensation points used to determine Rubisco specificity factors of gymnosperm species2020

    • Author(s)
      Miyazawa Shin-Ichi、Tobita Hiroyuki、Ujino-Ihara Tokuko、Suzuki Yuji
    • Journal Title

      Journal of Plant Research

      Volume: 133 Issue: 2 Pages: 205-215

    • DOI

      10.1007/s10265-020-01169-0

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Conifer photorespiration involves a substantial non-enzymatic decarboxylation reaction due to an imbalance between catalase and glycolate oxidase activities in the peroxisomes2022

    • Author(s)
      Miyazawa Shin-Ichi、Miyama Takafumi、Tahara Ko、Ujino-Ihara Tokuko、Tobita Hiroyuki、Suzuki Yuji、Nishiguchi Mitsuru
    • Organizer
      ISPR 2022 CONGRESS
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 8種の針葉樹におけるRubisco のcarboxylase比活性の評価2021

    • Author(s)
      影山創大(岩手大学)、伊藤佳菜(岩手大学)、宮澤真一、牧野周(東北大学)、鈴木雄二(岩手大学)
    • Organizer
      日本土壌肥料学会東北支部講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 早春に生育するC3草本植物におけるRubisco のcarboxylase比活性の評価2021

    • Author(s)
      伊藤佳菜(岩手大学)、影山創大(岩手大学)、宮澤真一、牧野周(東北大学)、鈴木雄二(岩手大学)
    • Organizer
      日本土壌肥料学会東北支部講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 針葉樹が有する特異な光呼吸代謝経路2021

    • Author(s)
      宮澤真一、深山貴文、田原恒、鈴木雄二(岩手大学)、西口満
    • Organizer
      日本植物学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 針葉樹は広葉樹とは異なる光呼吸代謝をもつ2021

    • Author(s)
      宮澤真一、深山貴文、田原恒、鈴木雄二、西口満
    • Organizer
      第132回日本森林学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 代謝物解析による針葉樹の光呼吸経路の探索2021

    • Author(s)
      宮澤真一、深山貴文、田原恒、鈴木雄二、西口満
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 6種の針葉樹におけるRubisco比活性の評価2021

    • Author(s)
      澤口尚生、影山創大、宮澤真一、牧野周、鈴木雄二
    • Organizer
      日本土壌肥料学会東北支部講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] 森林学の百科事典2021

    • Author(s)
      宮澤真一
    • Total Pages
      694
    • Publisher
      丸善出版
    • ISBN
      9784621305843
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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