高CO_2濃度下におけるC_3型植物の光合成の制御と適応

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660064
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 牧野 周 東北大学, 農学部, 助手 (70181617)
• Keywords: ガス交換 / 光合成 / 高CO_2濃度 / 窒素栄養 / 適応 / C_3型植物 / Rubisco

Research Abstract

イネ、コムギおよびエンドウを材料に35Paと70PaのCO_2濃度の栽培区を作り、両CO_2濃度区にそれぞれ窒素濃度を変えた区をつくり水耕栽培し、高CO_2(70Pa CO_2)区に適応した植物の光合成の特性を明らかにすべく、以下に述べる単葉の光合成の律速因子について調べたところ、各区の完全展開時の若い葉身を材料に葉身窒素含量あたりのRubisco量、カーボニックアンヒドラーゼ活性、クロロフィル量およびwhole-chainの電子伝達活性を調べたところ、これらの間には何の差も認められず、栽培CO_2濃度の違いによる影響はみられなかった。
そこで当該年度では、in-vivo実験を行った。同化箱ガス交換装置を用いて、葉内CO_2分圧の低いCO_2分圧での光合成速度(Rubiscoに律速される光合成)に対するCO_2飽和での光合成速度(電子伝達または糖合成に伴うPiの再生産利用により律速される光合成)の比について調べた。その結果、高CO_2分圧下で育った植物では前者に対する後者の比は明らかに高くなっていることが認められた。これは、一見、高CO_2分圧下で育った植物ではRubiscoに対する電子伝達活性または糖合成能が上がっていることを示唆する結果であった。しかし、同じRubiscoあたりの光合成速度についてみると、高CO_2処理に伴い低CO_2分圧での光合成速度が特に低下していることに起因していることがわかった。すなわち、これは、高CO_2区の植物では、葉内のCO_2拡散伝導度が低下していることを示唆するものであった。

Research Products

• [Publications] Makino et al.: "Distinctive Responses of Ribulose-1.5-bisphosphate Canboxylase and Carbonic Andydrase in Wheat Leaves to Nitrogen Nutvition and Their Possible Relationships to CO_2-Transfer Resistance" Plant Physiology. 100. 1737-1743 (1992)
• [Publications] Makino: "Biochemistry of C_3-photosynthesis in High CO_2" Journal of Plant Research. 107(印刷中). (1994)
• [Publications] Makino et al.: "Responses of Ribulose-1.5-bisphosphate Canboxylase,Cytochromef,and Sucrose Synthesis Enzymes in Rice Leaves to Leaf Nitrogen and Thair Relationskips to Photosynthesis" Plant Physiology. 105(印刷中). (1994)