方法的限界の打破から挑む、かつてない多様な植物種からの優れたRubiscoの発掘
| Project/Area Number |
21K19059
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
鈴木 雄二 岩手大学, 農学部, 教授 (80374974)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | Rubisco / 酵素的特性 / スクリーニング / 野生植物 / 実験系の改良 / 光合成 / 自然変異 |
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| Outline of Research at the Start |
光合成の機能改良に有用であると期待される、優れた特性を有する光合成炭酸固定酵素Rubiscoを自然界から探索する。はじめに、扱いの困難な植物種に適用可能なRubiscoの活性測定方法を確立する。次に、優れたRubiscoの探索を多様な植物を対象にして行う。さらに、得られたRubiscoの遺伝子配列を解析し、優れたRubiscoを特徴づけるモチーフの特定を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、Rubiscoの性能評価をより簡便に行うため、Rubiscoの炭酸固定反応の基質親和性と代謝回転数との関係を、Rubisco精製が不要の実験系で評価する方法について検討した。その結果、葉の粗抽出液のRubisco炭酸固定活性を、400ppmのCO2ガスを通気したreaction mixtureと、CO2飽和条件のreaction mixtureで測定し（それぞれvc及びkcatcとする）、vc/kcatcとkcatcとの関係をみることで評価できる可能性を見出した。現状では、イネやオオムギ等におけるコントロールデータが得ており、順次植物種を増やしていく。また、過去に報告されているRubiscoのキネティクスからすると、RubiscoのO2に対するCO2の基質特異性も、vc/kcatcとkcatcとの関係から推定できそうである。
さらにこの方法を用いて、前年度にRubisco炭酸固定活性が高いことが見出された裸子植物のRubiscoを評価したところ、vc/kcatcは高くはなく、RubiscoのCO2への親和性が低いことが推定されたため、残念ながら優れたRubiscoとは言えなかった。
前年度に、スギ等の粗抽出液の粘性を抑える効果がありそうな添加物を見出し、今年度も引き続き検討を行ったが、残念ながら顕著な効果は得られなかった。ただし、上記のRubisco性能の簡易評価法は、現状の粗抽出液作製方法を用いても、スギに適用可能であることが期待される。
高山植物数種についてのRubisco活性測定も行う予定であったが、新型コロナウイルスの感染状況から、残念ながらサンプリングを実施することができなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験系の構築に思いのほか苦慮したところがあり、スクリーニングできた植物種がまだ限られている。また、新型コロナウイルスの感染状況による影響も受けた。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験系が構築できたため、調査対象とする植物種を増やす。特に優れたRubiscoが見出された場合には、遺伝子のクローニングも行う。データが得られた植物種については、年度内に論文作成を開始したい。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
