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2012 Fiscal Year Annual Research Report

Responses of growth and maintenance respiration to high CO2

Planned Research

Project AreaComprehensive studies of plant responses to high CO2 world by an innovative consortium of ecologists and molecular biologists
Project/Area Number 21114007
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

寺島 一郎  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40211388)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野口 航  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80304004)
種子田 春彦  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90403112)
Project Period (FY) 2009-04-01 – 2014-03-31
KeywordsFACE / 地上部/地下部比 / オーキシン / サイトカイニン / ABA / 気孔 / 葉肉 / アポプラスト
Outline of Annual Research Achievements

1) 植物の葉の呼吸系の高CO2応答:つくばみらいFACEシステムで栽培したイネ2品種の栄養成長期の展開葉を用いて、呼吸系遺伝子の発現量、炭水化物量および呼吸速度を測定した。デンプン量はFACE区の方が高かったが、呼吸速度は、FACE区ではambient区より低い傾向であった。また、呼吸系遺伝子の発現は、シロイヌナズナと全く異なるパターンを示し、FACE区では日内変動が小さくなった。
2) 高CO2環境における「地上部/地下部比」低下メカニズムの解析:C供給が増加する高CO2環境では、地上部よりも地下部の成長が促進されやすい。本年度は、(1) 低pH・高CO2環境における根の選択的な成長は、根の平均側根長ではなく、側根数の増加によること、(2) CO2特異的な応答であり、糖添加では再現できないこと、(3) サイトカイニン(CK)合成変異株では、根の選択的な成長が起こらないこと、(4) 低pH・高CO2環境において、地上部のC化合物、オーキシン含量、オーキシン極性輸送体の発現レベルが増加すること、(5) 地下部のオーキシン含量が増加し、tZ型CK含量が低下することを明らかにした。CKはオーキシン極性輸送体を負に調節することによって側根形成を阻害することが知られる。本研究の結果は、高CO2環境における地上部/地下部比の制御にオーキシンが関与することを示唆している。
3) 気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスのCO2応答:剥離表皮を葉肉に載せる実験系を使って、気孔のCO2応答には、アポプラストに存在する、葉肉組織由来の気孔開度調節物質(葉肉シグナル)が関与することを示した。葉肉コンダクタンスは高CO2濃度環境で低下する。この応答にABAが関与することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

3つのプロジェクトが順調に進行している。それぞれのプロジェクトの担当者は鋭意研究の進行につとめた。

Strategy for Future Research Activity

1) 植物の葉の呼吸系の高CO2応答―FACEイネを用いた解析―:測定を反復し、一次代謝産物量を比較する予定である。
2) 高CO2環境における「地上部/地下部比」低下メカニズムの解析:高CO2環境における地上部/地下部比の制御にオーキシンが関与することを実証する。
3) 気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスのCO2応答:葉肉組織由来の気孔開度調節物質(葉肉シグナル)を特定する。葉肉コンダクタンスに関しては、ABA添加前後の維管束組織、葉肉細胞における、アクアポリンの発現レベル、リン酸化レベルの変化を明らかにする。

  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Aqueous mesophyll signals induce rapid stomatal responses to CO2 in Commelina communis.2013

    • Author(s)
      Fujita T, Noguchi K, Terashima I
    • Journal Title

      New Phytol

      Volume: 198 Pages: 未定

    • DOI

      doi: 10.1111/nph.12261

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systematic exploration of thioredoxin target proteins in plant mitochondria.2013

    • Author(s)
      Yoshida K, Noguchi K, Motohashi K, Hisabori T
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol

      Volume: 54 Pages: 未定

    • DOI

      doi: 10.1093/pcp/pct037

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nitrate addition alleviates ammonium toxicity without lessening ammonium accumulation, organic acid depletion and inorganic cation depletion in Arabidopsis thaliana shoots.2012

    • Author(s)
      Hachiya T, Watanabe C, Fujimoto M, Ishikawa T, Takahara K, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Uesono Y, Terashima I, Noguchi K
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol,

      Volume: 53 Pages: 577-591

    • DOI

      doi: 10.1093/pcp/pcs012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cost and benefit of the repair of photodamaged photosystem II in spinach leaves: Roles of acclimation to growth light.2012

    • Author(s)
      Miyata K, Noguchi K, Terashima I
    • Journal Title

      Photosyn Res

      Volume: 113 Pages: 165-180

    • DOI

      doi:10.1007/s11120-012-9767-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimum leaf size predicted by the leaf energy balance model incorporating dependencies of photosynthesis to light and temperature.2012

    • Author(s)
      Okajima Y, Taneda H, Noguchi K, Terashima I
    • Journal Title

      Ecol Res

      Volume: 27 Pages: 333-346

    • DOI

      doi:10.1007/s11284-011-0905-5

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The role of aquaporin (PIP) in ABA mediated decrease in mesophyll conductance2013

    • Author(s)
      Mizokami Y, Noguchi K, Terashima I
    • Organizer
      International Workshop on Plant Membrane Biology XVI
    • Place of Presentation
      Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-31
  • [Presentation] 植物の葉の呼吸系の高CO2応答-FACEイネを用いた解析2013

    • Author(s)
      渡邊千尋、杉浦大輔、溝上祐介、大條弘貴、酒井英光、長谷川利拡、柳澤修一、寺島一郎、野口航
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • Year and Date
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [Presentation] 個葉CO2制御システムを用いた高濃度のCO2による光合成のダウンレギュレーション機構の解明2013

    • Author(s)
      松尾光敏、野口航、寺島一郎
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • Year and Date
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [Presentation] アブシジン酸を介した葉肉コンダクタンス低下におけるアクアポリン(PIP)の役割2013

    • Author(s)
      溝上祐介、野口航、寺島一郎
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • Year and Date
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [Presentation] 気孔開度を調節する葉肉アポプラスト液の採取法および成分分析手法の検討2012

    • Author(s)
      藤田貴志、野口航、寺島一郎
    • Organizer
      日本植物学会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(姫路市)
    • Year and Date
      2012-09-15 – 2012-09-17
  • [Presentation] 気孔コンダクタンスの環境応答モデル:Leuningモデルは越えられるか?2012

    • Author(s)
      岡島有規、種子田春彦、野口航、寺島一郎
    • Organizer
      日本植物学会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(姫路市)
    • Year and Date
      2012-09-15 – 2012-09-17
  • [Presentation] シロイヌナズナにおける地上部/地下部比のCO2応答性の解析2012

    • Author(s)
      蜂谷卓士、寺島一郎、野口航
    • Organizer
      日本植物学会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(姫路市)
    • Year and Date
      2012-09-15 – 2012-09-17
  • [Presentation] Effects of mesophyll apoplastic solution on stomatal responses to CO22012

    • Author(s)
      Takashi Fujita, Ko Noguchi, Ichiro Terashima
    • Organizer
      Stomata 2012
    • Place of Presentation
      Manchester Conference Centre, Manchester(英国)
    • Year and Date
      2012-07-02 – 2012-07-04
  • [Remarks] 植物生態学研究室

    • URL

      http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seitaipl/index.html

  • [Remarks] 植物高CO2応答

    • URL

      http://plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html

URL: 

Published: 2018-02-02  

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