2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物の個体レベルのＣ・Ｎ分配調節メカニズムに関する生理生態学的研究
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14J07443
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉浦 大輔 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 物質分配 / 光合成 / CN比 / LMA / 細胞壁 / 非構造性炭水化物 / ルビスコ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の相対成長速度 (RGR) は、炭水化物 (C) や窒素 (N) の分配、個葉の形態・生理的特性、貯蔵器官のシンク活性によって決定される。特に個葉の形態・生理的特性は、RGRに最も大きな影響を与える要因であり、生育環境やシンクソースバランスに応じたCN比によって調節されていると考えられる。しかし、その詳細なメカニズムや生態学的意義には不明な点が多い。本研究では、CO2濃度、N条件、接ぎ木によるシンクソース比の変化に応じた葉のCN比の変化が、個葉の形態・生理的特性に与える影響を解析し、それらのメカニズム、生態学的意義の解明を目的として、アブラナ科植物ダイコン (Raphanus sativus) を用いて以下の研究を行った。
R. sativus の胚軸が肥大する品種 (コメット) と肥大しない品種 (葉大根) を接ぎ木してシンクソースバランスを変化させたものを、高・低CO2条件および高・低N条件下で栽培した。葉のCN比が高いほど、糖やデンプンなどの非構造性炭水化物 (TNC) が多く蓄積し、葉面積あたりの葉重 (LMA) も高かった。そのような葉では、LMAからTNCを差し引いた構造性LMAや、葉面積あたりの細胞壁量も高く、葉面積あたりの維管束・木部・篩部細胞も高かった。また、葉のN量やルビスコ量と最大光合成速度は良い相関を示し、N量あたりのルビスコ量も一定だった。これらの結果から、R. sativus では、過剰に蓄積したTNCを細胞壁や維管束などの構造物に転換すること、TNCの蓄積による光合成ダウンレギュレーションは起こらないことが示唆された。
さらにマメ科植物ダイズ (Glycine max) 、インゲン (Phaseolus vulgaris) を用いた同様の解析から、光合成のダウンレギュレーションのタイプや種間差について明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
R. sativus、G max、P. vulgaris を用いた研究から、糖やデンプンの蓄積と、葉の形態的変化、光合成のダウンレギュレーションの関係における、種間差と規則の一端を明らかにすることができた。個葉レベルのCN比を様々に変化させる実験的手法も確立できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
葉面積あたりの葉重 (LMA) を構成する成分として、可溶性糖やデンプン、細胞壁以外の成分を詳細に分析する方法を確立する。研究対象の植物種を拡げ、TNCの蓄積と光合成のダウンレギュレーションに関する規則の普遍性を調べていく。
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