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2023 Fiscal Year Annual Research Report

How do plants adjust their photosynthesis in response to fluctuating light environments in future climate

Research Project

Project/Area Number 21H02171
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

矢守 航  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90638363)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords光合成 / イネ / 光合成誘導 / 高CO2
Outline of Annual Research Achievements

野外環境において植物の受ける光強度は、天候の変化や植物体同士の相互被陰によって、一日を通して常に変動している。気候変化が食料生産や炭素循環に及ぼす影響を明らかにするためには、実際の圃場に近い環境での実験が必要である。長年、変動光に対する光合成応答メカニズムについては不明な点が多かったが、申請者らの研究によって、現在の大気CO2濃度と気温における、そのメカニズムの全体像が明らかになってきた。本年度は、Rubisco活性化の機能強化を通して、近未来に予想される高CO2・高温環境下での、変動する光環境におけるイネの光合成能力の改善を目指す。
Rubisco activaseは、光合成の主要なCO2固定酵素であるルビスコの活性を制御し、光合成と植物の成長を制御する上で重要な役割を果たす。本研究では、Rubisco activase量を増加/減少した形質転換単体イネを用いて、将来の高CO2条件下で変動光に対する光合成応答におけるRubisco activaseの役割を解析した。その結果、低CO2濃度のみならず、高CO2濃度においても、Rubisco activaseを過剰発現することによって、光照射によるRubiscoの活性化速度が増加し、光合成誘導が促進することが明らかとなった。また、Rubisco activaseを過剰発現した形質転換体では、野生型と比較して、変動光条件における水利用効率が向上する傾向にあった。本研究の結果は、Rubisco activaseが、将来の高CO2濃度下における自然の変動する光環境に対する光合成応答において重要な役割を果たすことを示す。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Natural genetic variation in dynamic photosynthesis is correlated with stomatal anatomical traits in diverse tomato species across geographical habitats2024

    • Author(s)
      Yoshiyama Yugo、Wakabayashi Yu、Mercer Kristin L、Kawabata Saneyuki、Kobayashi Takayuki、Tabuchi Toshihito、Yamori Wataru
    • Journal Title

      Journal of Experimental Botany

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/jxb/erae082

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Raising root zone temperature improves plant productivity and metabolites in hydroponic lettuce production2024

    • Author(s)
      Hayashi Sota、Levine Christopher P.、Yu Wakabayashi、Usui Mayumi、Yukawa Atsuyuki、Ohmori Yoshihiro、Kusano Miyako、Kobayashi Makoto、Nishizawa Tomoko、Kurimoto Ikusaburo、Kawabata Saneyuki、Yamori Wataru
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 15 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fpls.2024.1352331

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] From green to red: Urban heat stress drives leaf color evolution2023

    • Author(s)
      Fukano Yuya、Yamori Wataru、Misu Hayata、Sato Mitsuhiko P.、Shirasawa Kenta、Tachiki Yuuya、Uchida Kei
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.abq3542

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Controlling root zone temperature improves plant growth and pigments in hydroponic lettuce2023

    • Author(s)
      Levine Christopher P、Hayashi Sota、Ohmori Yoshihiro、Kusano Miyako、Kobayashi Makoto、Nishizawa Tomoko、Kurimoto Ikusaburo、Kawabata Saneyuki、Yamori Wataru
    • Journal Title

      Annals of Botany

      Volume: 132 Pages: 455~470

    • DOI

      10.1093/aob/mcad127

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improving plant heat tolerance through modification of Rubisco activase in C3 plants to secure crop yield and food security in a future warming world2023

    • Author(s)
      Qu Yuchen、Mueller-Cajar Oliver、Yamori Wataru
    • Journal Title

      Journal of Experimental Botany

      Volume: 74 Pages: 591~599

    • DOI

      10.1093/jxb/erac340

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Remarks] アンデス原産の野生種トマトから高い光合成能力を持つトマトを発見

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20240412-1.html

  • [Remarks] 培養液を3℃加温するだけでレタスの収穫量アップ!

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20240416-1.html

  • [Remarks] 都市の熱さで植物は赤く進化する

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20231023-1.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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