イネ葉の老化に伴う機能衰退の分子機構-Rubisco合成能低下の要因解析-

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12460028
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 前 忠彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (60134029)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 宏幸 東北大学, 大学院・農学研究科, 助手 (60312625)
• Keywords: rbcS / rbcL / Robisco / ターンオーバー / 老化 / イネ

Research Abstract

Rubiscoについて、イネ葉の一生を通してタンパク量の変動と単位時間当たりの生成量・分解量を調べ、それらと大、小サブユニットのmRNA量の変化、rbcS、rbcL遺伝子の量的変動、rRNA量の変動等を調べ、老化過程におけるRubisco生成の変動要因を解析した。
Rubiscoの生成は、葉の一生を通して大小サブユニットのmRNA量の変動に少し遅れながらおよそパラレルに変動した。rbcSおよびrbcLのmRANsは共に葉の展開前半に最大量となり、葉の展開終了時にはそれぞれ、最大時の三分の一、五分の一以下となった。その後はいずれも、十分の一以下にまで減少した。Rubiscoの生成は葉の展開中頃がもっとも盛んで葉の展開終了直後には最高時の四分の一以下となり、その後はさらに十分の一以下にまで減少した。
一方、rbcL DNA量は葉の展開後半に最高値に達したのち除々に減少していったが、rbcL mRNAほど急激には減少せず、mRNAレベルと直接支配していなかった。Rubiscoの分解は展開終了頃には既に始まり老化初期にピークがあった。老化過程の分解量は生成量をずっと上回っていた。
これらの結果より、葉の一生におけるRubisco生成の7-8割は、葉の展開終了時までに終えており、その生成量は葉の一生を通して大小サブユニットのmRNA量とおよそパラレルな関係にあることが分かった。葉の展開終了後は大小サブユニットのmRNA量、なかでもrbcS mRNA量のレベルは特に低く、展開終了後の葉ではRubisco生成のポテンシャルが大きく低下しており、葉のRubisco量は分解速度によって主に支配されていることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Luo, s.: "Fe^<2+>-catalyzed site-specific cleavage of the large subunit of ribulose1, 5-bisposphate carboxylase close to the active site."J. Biol. Chen.. 277(in press). (2002)
• [Publications] H.Ishida: "Direct evidence for ror-enzymatic fragmentaion of chloroplastic qutamine synthetase by a reactive oxygen species"plant Cell Environ. 25(in press). (2002)
• [Publications] S.Okawa: "Shift of the major sink from the culm to the panicle at the early stage of gram filling in rice (Oryza sative Lcv. Sasanishiki)"Soil Sci. Plant Nutr.. 48(in press). (2002)
• [Publications] A. P. Resurreccion: "Effect of light intensity on the growth and photo synthesis of nice under different sulfur concentrations"Soil Sci. Plant Nutr.. 48・1(in press). (2002)
• [Publications] Y.Suzuki: "Change in turnover of ribulose-1, 5-bisphosphate corboxylase/oxlgcnase and the levels of mRNAs of rbcL and rbcS in rice leaves from emergence through senescence"plant Cell Environ. 24・12. 1353-1360 (2001)
• [Publications] A.P.Resurre ccion: "Effects sulfur nutrition on the growth and photosynthesis of rice"Soil Sci. Plant Nutr.. 47・3. 611-620 (2001)
• [Publications] Y.Suzuki: "An efficient method for extraction of RNA from riceleaves at different ages using benzyl cworide"J. Exp. Bot. 52・360. 1575-1579 (2001)
• [Publications] T. Mae: ""Leaf Senescence and Nitrogen Mertabolism".In Programmed Cell Death and Related Processes in Plants"Academic Press(印刷中). (2002)
• [Publications] 前 忠彦: "植物が未来を拓く(分筆)"共立出版(印刷中). (2002)
• [Publications] 前 忠彦: "朝倉 植物生理学講座4(分筆)"朝倉書店. 202 (2001)
• [Publications] 前 忠彦: "植物栄養学(分筆)"文永堂出版. 300 (2001)