成長呼吸と維持呼吸の高ＣＯ２応答

• 研究領域: 植物生態学・分子生理学コンソーシアムによる陸上植物の高ＣＯ２応答の包括的解明
• 研究課題/領域番号: 21114007
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 寺島 一郎 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40211388)
• 研究分担者: 野口 航 東京大学, 大学院理学系研究科, 准教授 (80304004) ; 種子田 春彦 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教 (90403112)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 118,820千円 (直接経費: 91,400千円、間接経費: 27,420千円); 2013年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2012年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2011年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2010年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2009年度: 62,140千円 (直接経費: 47,800千円、間接経費: 14,340千円)
• キーワード: 呼吸 / 高CO2 / C/Nバランス / 気孔 / 葉肉コンダクタンス / シアン耐性呼吸 / イネＦＡＣＥ / C/Nバランスモデル / 気孔コンダクタンス / FACE / 地上部／地下部比 / オーキシン / サイトカイニン / ABA / 葉肉 / アポプラスト / 生理生態 / 環境応答 / 代謝生理 / 光合成 / 安定同位体 / シアン耐性呼吸経路 / ATP利用律速(呼吸) / 基質律速(呼吸) / アポプラストシグナル / 成長解析 / シロイヌナズナ

研究成果の概要

シロイヌナズナを高CO2条件で栽培し、シュートと根の成長への根圏のpHおよびN濃度の影響を解析した。また、呼吸の日周変化を精査し、律速段階の推移の原因をメタボローム解析により検討した。ツユクサを用いて、気孔開閉に及ぼすアポプラストからの水溶性物質の存在を生理学的に証明した。Nicotiana plumbaginifolia（タバコ属）およびシロイヌナズナを用いて、葉肉コンダクタンスの高CO2に応答した低下が、乾燥や植物ホルモンABAに対する応答とは異なる機構によっていることも明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Homeostasis of the temperature sensitivity of respiration over a range of growth temperatures indicated by a modified Arrhenius model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noguchi K, Yamori W, Hikosaka K, Terashima I
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 206（予定） 号: 1 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1111/nph.13339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesophyll conductance decreases in the wild type but not in an ABA-deficient mutant (aba1) of Nicotiana plumbaginifolia under drought conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Mizokami, Ko Noguchi, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara, Ichiro Terashima
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: 38 号: 3 ページ: 388-398
  • DOI: 10.1111/pce.12394
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of elevated growth CO2 on the levels of primary metabolites and transcripts of respiratory enzymes and their diurnal patterns in Arabidopsis thaliana shoots: possible relations to the respiratory rates (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, C.K., Sato, S., Yanagisawa, S., Uesono, Y., Terashima, I. and Noguchi, K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 55 号: 2 ページ: 341-357
  • DOI: 10.1093/pcp/pct185
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Apoplastic mesophyll signals induce rapid stomatal responses to CO2 in Commelina communis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujita T, Noguchi K, Terashima I
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 199 号: 2 ページ: 395-406
  • DOI: 10.1111/nph.12261
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] KenMotohashi and Toru Hisabori Systematic Exploration of Thioredoxin Target Proteins in Plant Mitochondria (2013)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Yoshida, Ko Noguchi
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: (in press) 号: 6 ページ: 875-892
  • DOI: 10.1093/pcp/pct037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrate addition alleviates ammonium toxicity without lessening ammonium accumulation, organic acid depletion and inorganic cation depletion in Arabidopsis thaliana shoots (2012)
  • 著者名/発表者名: Hachiya T, Watanabe CK, Fujimoto M, Ishikawa T, Takahara K, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Uesono Y, Terashima I, Noguchi K
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 53 号: 3 ページ: 577-591
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cost and benefit of the repair of photodamaged photosystem II in spinach leaves: Roles of acclimation to growth light. (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyata K, Noguchi K, Terashima I
  • 雑誌名: Photosyn Res 巻: 113 号: 1-3 ページ: 165-180
  • DOI: 10.1007/s11120-012-9767-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimum leaf size predicted by a novel leaf energy balance model incorporating dependencies of photosynthesis on light and temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Okajima
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 27 号: 2 ページ: 333-346
  • DOI: 10.1007/s11284-011-0905-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for a nitrate-independent function of the nitrate sensor NRT1.1 in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Hachiya T, Mizokami Y, Miyata K, Tholen D, Watanabe CK, Noguchi K
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 124 号: 3 ページ: 425-430
  • DOI: 10.1007/s10265-010-0385-7
  • NAID: 10028258327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis-dependent and -independent responses of stomata to blue, red and green monochromatic lights : Differences between the normally oriented and inverted leaves of sunflower (2011)
  • 著者名/発表者名: Wang Y, Noguchi K, Terashima I
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 52 号: 3 ページ: 479-489
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr005
  • NAID: 10029709462
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrative response of plant mitochondrial electron transport chain to (2011)
  • 著者名/発表者名: Hachiya T, Noguchi K
  • 雑誌名: Plant Cell Report 巻: 30 号: 2 ページ: 195-204
  • DOI: 10.1007/s00299-010-0955-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Leaf functional anatomy in relation to photosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Terashima I, Hanba YT, Tholen D, Niinemets U
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 155 ページ: 108-116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phenotypic plasticity in photosynthetic temperature acclimation among crop species with different cold tolerances (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Noguchi K, Hikosaka K, Terashima I
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 152 ページ: 388-399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of AOX1a deficiency on plant growth, gene expression of respiratory components, and metabolic profile under low nitrogen stress in Arabidopsis thaliana plants (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe CK, Hachiya T, Takahara K, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Uesono Y, Terashima I, Noguchi K
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 51 ページ: 810-822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ammonium-dependent respiratory increase is dependent on the cytochrome pathway in Arabidopsis thaliana shoots (2010)
  • 著者名/発表者名: Hachiya T, Watanabe CK, Boom C, Tholen D, Takahara K, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Uesono Y, Terashima I
  • 雑誌名: Plant, Cell and Environment 巻: 33 ページ: 1888-1897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of nitrogen nutrition on the carbohydrate repression of photosynthesis in leaves of Phaseolus vulgaris L (2010)
  • 著者名/発表者名: Araya T, Noguchi K, Terashima I
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 123 ページ: 371-379
  • NAID: 10027219212
  • 査読あり
• [学会発表] 高CO2環境下で生育したシロイヌナズナの葉肉コンダクタンスの応答 (2014)
  • 著者名/発表者名: 溝上祐介, 野口航, 寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] つくばみらいFACEサイトのイネの葉の呼吸速度の高CO2応答 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野口航, 杉浦大輔, 宮澤真一, 常田岳志, 臼井靖浩, 中村浩史, 酒井英光, 長谷川利拡, 寺島一郎
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス （富山県富山市）
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナ気孔応答変異体の解析から見えてきた気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスの制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝上祐介, 野口航, 寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学 （北海道札幌市）
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [学会発表] つくばみらいFACEサイトのイネの葉の呼吸系の高CO2応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野口航, 渡邊千尋, 常田岳志, 臼井靖浩, 酒井英光, 長谷川利拡, 柳澤修一, 寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [学会発表] Phytohormonal Regulation of leaf-to-root ratio in response to changes in light and nitrogen availabilities. (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Sugiura
  • 学会等名: 11th INTECOL Congress Ecology
  • 発表場所: London, United Kingdom
  • 年月日: 2013-08-18 – 2013-08-23
• [学会発表] Effects of artificial changes of the sink- source relationship by reciprocal grafting using leafy and radish cultivars of Raphanus sativus on photosynthesis and plant growth. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Terashima
  • 学会等名: 16th International Congress on Photosynthesis Research
  • 発表場所: Washington University, St. Louis, Missouri, U.S.A.
  • 年月日: 2013-08-11 – 2013-08-16
• [学会発表] The role of aquaporin (PIP) in ABA mediated decrease in mesophyll conductance (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizokami Y, Noguchi K, Terashima I
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 植物の葉の呼吸系の高CO2応答－FACEイネを用いた解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邊千尋、杉浦大輔、溝上祐介、大條弘貴、酒井英光、長谷川利拡、柳澤修一、寺島一郎、野口航
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市）
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 個葉CO2制御システムを用いた高濃度のCO2による光合成のダウンレギュレーション機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松尾光敏、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市）
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] アブシジン酸を介した葉肉コンダクタンス低下におけるアクアポリン（PIP）の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝上祐介、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市）
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 気孔開度を調節する葉肉アポプラスト液の採取法および成分分析手法の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤田貴志、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス（姫路市）
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 気孔コンダクタンスの環境応答モデル：Leuningモデルは越えられるか？ (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡島有規、種子田春彦、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス（姫路市）
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] シロイヌナズナにおける地上部／地下部比のCO2応答性の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 蜂谷卓士、寺島一郎、野口航
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス（姫路市）
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] Effects of mesophyll apoplastic solution on stomatal responses to CO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Fujita, Ko Noguchi, Ichiro Terashima
  • 学会等名: Stomata 2012
  • 発表場所: Manchester Conference Centre, Manchester（英国）
  • 年月日: 2012-07-02
• [学会発表] 気孔コンダクタンスと光合成電子伝達速度の関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡島有規、寺島一郎
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 龍谷気学(大津市)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 蒸散流のpHとABA濃度の変化が葉肉コンダクタンスに与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 溝上祐介、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 葉肉アポプラスト液が気孔のCO2応答におよぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤田貴志、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 乾燥による葉肉コンダクタンス(gm)低下へのABAの関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 溝上祐介、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] 高CO2条件におけるシロイヌナズナの呼吸系の応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊千尋、蜂谷卓士、佐藤滋、柳澤修一、上園幸史、寺島一郎、野口航
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] 酸性pH環境がシロイヌナズナの成長のCO2応答性に与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 蜂谷卓士、寺島一郎、野口航
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 気孔のCO2応答における葉肉組織の役割の生理学的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田貴志、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 気孔のCO2応答における光合成速度の影響の有無 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡島有規、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 地球環境変化にともないRubiscoの最適キネティクスはどう変化するか (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺島一郎、岡島有規、矢守航
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] CHLOROPLAST CO_2 CONCENTRATION AND RUBISCO KINETIC PARAMETERS IN THE ELEVATED CO_2 WORLD (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichiro TERASHIMA, Yuki OKAJIMA, Yusuke MIZOKAMI, Youshi TAZOE, Wataru YAMORI
  • 学会等名: Photosynthesis Research for Sustainablity-2011
  • 発表場所: Crescent Beach Hotel, Baku, Azerbaijan(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Stomatal response to green light in intact leaves (2010)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Noguchi, K., Terashima, I.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Pacifico Yokohama
• [学会発表] Effects of photosynthesis on stomatal responses : their differences between red and blue light, and/or between the adaxial and abaxial stomata (2010)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Noguchi, K., Terashima, I.
  • 学会等名: 15th International Congress on Photosynthesis
  • 発表場所: Friendship Hotel, Beijin
• [学会発表] The role of aquaporin activity in regulation of internal conductance" 15th International Congress on Photosynthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizokami, Y., Noguchi, K., Terashima, I.
  • 学会等名: 15th International Congress on Photosynthesis
  • 発表場所: Friendship Hotel, Beijin
• [学会発表] シロイヌナズナの葉緑体の光定位運動にともなう光合成CO2拡散抵抗の変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: Danny Tholen、Carolina Boom、上田眞吾、片瀬隆雄、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
• [学会発表] Leuningモデルの検証とメカニズムとの擦り合わせ:酸素分圧制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡島有規、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学(春日井市)
• [学会発表] 葉内コンダクタンスの環境応答におけるアクアポリン活性制御の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 溝上祐介、野口航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学(春日井市)
• [学会発表] 高CO2条件におけるシロイヌナズナの呼吸の応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺千尋、蜂谷卓士、寺島一郎、野口航
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学(春日井市)
• [備考] 植物生態学研究室
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seitaipl/index.html
• [備考] 植物高CO2応答
  • URL: http://plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html
• [備考]
  • URL: http://plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html
• [備考] ニュースレターは上記Webサイトでダウンロード可能
  • URL: http://plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seitaipl/index.html
• [備考] 新学術領域「植物高CO2応答」HP
  • URL: http://www.plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html