2013 Fiscal Year Annual Research Report
高ＣＯ２応答に関与する炭水化物シグナルの同定
Publicly Offered Research
| Project Area | Comprehensive studies of plant responses to high CO2 world by an innovative consortium of ecologists and molecular biologists |
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| Project/Area Number |
24114712
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| Research Institution | National Institute of Agrobiological Sciences |
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Principal Investigator |
徳富 光恵 (宮尾 光恵) 独立行政法人農業生物資源研究所, 植物生産生理機能研究ユニット, ユニット長 (70181980)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 高CO2環境 / 光合成のダウンレギュレーション / 窒素欠乏 / イネ / 葉の発達段階 |
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| Research Abstract |
１．光合成のダウンレギュレーションの分子メカニズムの解析
光合成のダウンレギュレーション（葉身Rubisco含量の低下）は典型的な植物の高CO2応答とされていたが、本現象は高CO2そのものではなく窒素欠乏に起因することがわかった。葉身Rubisco含量の低下は根から地上部への窒素同化産物（アミノ酸）の流入が抑えられるためと考え、地上部へのアミノ酸流入量の推定を試みた。しかし、導管液中のアミノ酸量は蒸散が抑えられると増えることがわかり、推定を断念した。
炭水化物の過剰蓄積が光合成のダウンレギュレーションの原因のひとつとされている。10日間高CO2処理を施すと、窒素欠乏条件では葉身デンプン含量が約9倍に増えたが、窒素充分条件では増大は約3倍だった。一方、葉身窒素含量は窒素条件によらずほとんど変化せず、その結果、C/N比は窒素欠乏条件でのみ増大することがわかった。これは、窒素が充分であれば、高CO2環境においても光合成産物は葉身に蓄積せず、生育のためのエネルギー源として利用されることを示している。
２．葉身サイズ変化の分子メカニズムの解析
窒素欠乏と高CO2それぞれが葉身サイズの変化を引き起こすことがわかった。7.0葉期（第7葉が完全展開）に高CO2処理を開始すると、窒素充分条件では、第9葉以降の葉身が短くなり、第10葉以降で葉身が狭くかつ厚くなることがわかった（CO2処理開始時点での発達段階はそれぞれP4、P3；葉原基＝P1、完全展開葉＝P6）。7.0葉期のイネに2日間高CO2処理を施すと、連続的な高CO2処理同様、P4葉が短くなり、P3葉の幅が狭くなることがわかった。2日間処理を施したP4葉のマイクロアレイ解析を行い、現在データ解析中である。個葉（最上位葉）の高CO2処理、最上位葉への糖添加でも、新たに展開した葉が短くなることがわかり、糖が葉身サイズの変化を引き起こすシグナルである可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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