2019 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of leaf photosynthesis at elevated CO2: roles of sugar-sensing and systemic regulation
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17H03693
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
寺島 一郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40211388)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 色素体機能 / 光合成 / シンクソース関係 / 老化促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナのCO2輸送葉肉コンダクタンス（細胞間隙から葉緑体までのCO2の拡散しやすさ）が栽培CO2環境に依存するかどうかを解析した。葉肉コンダクタンスは、測定時のCO2濃度が高まると低下するが、栽培時のCO2濃度には馴化応答を示さなかった。ABAも葉肉コンダクタンスを低下させる。ABA を作用させると、気孔が閉じ気味になるので、細胞間隙のCO2濃度は低下する。 CO2濃度が低下すると葉肉コンダクタンスは増加するが、ABAの場合にはそうならない。高CO2とABAとは、気孔を閉鎖させるという共通性があるが、そのメカニズムは異なる。
シロイヌナズナ野生型および炭素代謝に関する変異体を高CO2環境で栽培し、葉の炭水化物含量の効果を解析した。非構造性多糖の増加にともない細胞壁が肥厚し、葉肉コンダクタンスも低下することが明らかになった。一般に、葉緑体にデンプンが蓄積すると葉肉コンダクタンスが低下するとされてきたが、葉肉コンダクタンスの低下はデンプンの含量には依存しなかった。炭水化物が蓄積するような条件では細胞壁が厚くなり、これが葉肉コンダクタンス低下の原因であった。これまで、成熟葉で細胞壁が有意に肥厚することはほとんど重視されてこなかった。細胞壁の肥厚は、炭水化物が蓄積時の光合成のダウンレギュレーションメカニズムとも捉えることができる。
剥離表皮を葉肉上に移植する実験系を洗練した。剥離表皮の内側に強い緩衝液が直接するとおそらくプロトン駆動力が十分でなくなる。本研究では表皮の内側が緩衝液に直接接しないように注意した実験系を開発し、気孔開口や閉口を促進する葉肉シグナルが実際に存在することの証明に成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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