2018 Fiscal Year Research-status Report
植物のポリアミンは光合成を促進し乾燥ストレス適応に役立っているのか
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16K07526
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
坂田 剛 北里大学, 一般教育部, 准教授 (60205747)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安元 剛 北里大学, 海洋生命科学部, 講師 (00448200)
石田 厚 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (60343787)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ポリアミン / ルビスコ / 乾燥ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリアミン溶液が大気CO2を捕捉して溶液中に無機炭酸を濃縮すると，ルビスコのカルボキシレーション反応の基質となり光合成に貢献すると考えられる。前年度までは，光合成の炭酸固定回路を部分的に試験管内で再現し，NADHの減少速度から炭酸固定回路の進行速度を評価する方法で，ポリアミンの効果を間接的に検証してきた。本年度は，このプロセスを直接検証するため，ポリアミンにより溶液中に濃縮された無機炭酸から半精製のルビスコが生成する生成物を質量分析計で定量する実験を行った。その結果，ポリアミンを含まないコントロール溶液では，CO2を添加してもルビスコのカルボキシレーション反応がほとんど進行しないのに比べ，ポリアミンを添加した溶液は反応速度が3倍程度まで統計的に有意に上昇し，ポリアミンによる光合成促進効果を直接示すことに成功した。この成果の一部は，研究代表者と分担者らの共著論文（Yasumoto et al. 2018，安元ら 2018）として発表した。
また，乾燥地生態系の植物の光合成生産にポリアミンが果たす役割を検証するため，昨年度に引き続き小笠原諸島父島の乾性低木林において，木本植物5種の光合成速度，気孔コンダクタンス，葉肉コンダクタンスの日変化観測を行った。その結果，5種のうち4種は気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスが，高い正の相関を維持しながら日変化することを見出すことができた。これらの木本植物では気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスが共通の葉内要因によって制御されている可能性が高いと考えられる。ポリアミンが，葉肉コンダクタンスの促進機構として機能するだけでなく，気孔コンダクタンスにも関与する可能性の検討を行う予定である。これらの野外観測で得られたデータの一部は，研究分担者らによる共著論文（Kono et al. 2019）として発表した。
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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
昨年度も，計画していた実験の大半を行うことができた。葉のポリアミンによる光合成促進について，当初の予想を裏付ける実験結果が引き続き得られ順調に論文公表も行えている。一方，細胞外水の採取と微量のサンプルからポリアミンを定量する方法の開発には，当初計画から遅れが生じている。以上の理由から，本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
微量サンプルからのポリアミンの定量を確実に行うため，HPLC法と，質量分析計を持ちいた定量法を同時に行い定量性の比較・検討を行う。その上でポリアミン生合成阻害実験を，室内および野外生態系で実施する。
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| Causes of Carryover |
平成30年度に予定していた実験の一部は実施することができなかった。そのため，物品費のうち一部は使用しなかった。発生した次年度使用額1,881円を利用して予定していた実験をH31年度に行う。
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