高気温ストレス条件下における野菜類の光合成維持機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 14760016
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 園芸・造園学
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 名田 和義 三重大学, 生物資源学部, 助教授 (40293807)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2003年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2002年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
• キーワード: 高気温ストレス / 光合成 / 炭酸固定・代謝収支 / 環境ストレス耐性 / 根からの糖滲出 / 炭素固定・代謝収支 / 根からの糖流出 / 環境ストレス耐性機構

研究概要

本研究は,高温下でのキュウリの光合成の維持と光合成産物の根からの滲出との関係を明らかにすることを目的とした.高温(38℃)処理によりキュウリの生長は著しく抑制されたが,光合成速度は高い値を維持した.植物体の全糖含量は,対照区(28℃)に比較して葉では高温処理区で高かったが,茎では高温処理区で著しく低下し,高温によって植物体に蓄積する糖含量が低下した.一方,培養液中の全糖含量は,対照区に比較して高温処理区で約2.5倍の値となった.これらのことから,キュウリでは,高温ストレスによって光合成産物の植物体内における蓄積が減少するとともに,光合成産物の根からの滲出が高まることが明らかとなった.
高温下での根からの糖滲出と光合成維持との関係をより明確にするために,植物体へのスクロース溶液の注入実験を行った.常温条件下でスクロースを注入すると,蒸留水を注入したものに比較して光合成速度が低下した.これは,植物体におけるスクロース蓄積により光合成のフィードバック阻害が起こったと考えられる.しかし,高温条件下においては,スクロース処理による光合成速度の低下は認められなかった.さらに高温下における培養液中に含まれる糖含量は,スクロース処理を行ったものの方が蒸留水を注入したものよりも高くなった.
以上のことから,高温下での根からの糖滲出が植物体内に余った光合成産物を積極的に排出し,光合成のフィードバック阻害を回避し,光合成を維持する生理的意義をもつことが示唆される.高温下での積極的な根からの糖滲出が根のいかなる機能変化によって起こるかを解明することが今後の課題である.

研究成果

• [雑誌論文] 収穫直前の連続照明処理はホウレンソウの硝酸塩低下とアスコルビン酸増加を同時に誘導する (2005)
  • 著者名/発表者名: 名田 和義
  • 雑誌名: 園芸学会雑誌 74(別1)(発表予定)
  • NAID: 10024387021
• [雑誌論文] Polyamines are not Indispensable for the Cold-acclimatory Increase of Chilling Tolerance in Cucumber during Exposure to Moderately Low Temperature (2004)
  • 著者名/発表者名: NADA Kazuyoshi
  • 雑誌名: J. Japan. Soc. Hort. Sci. 73(4) ページ: 343-345
  • NAID: 110001803539
• [雑誌論文] Effect of Putrescine Pretreatment to Roots on Growth and Lactate Metabolism in the Root of Tomato(Lycopersicon esculentum Mill.) under Root-zone Hypoxia (2004)
  • 著者名/発表者名: NADA Kazuyoshi
  • 雑誌名: J. Japan. Soc. Hort. Sci. 73(4) ページ: 337-339
  • NAID: 110001803537
• [雑誌論文] ホウレンソウの光合成低温順化に及ぼす酵素的・非酵素的抗酸化活性および光呼吸活性の影響 (2004)
  • 著者名/発表者名: 坂口 智也
  • 雑誌名: 園芸学会雑誌 73(別1) ページ: 270-270
• [雑誌論文] 低温および低温後の常温条件下におけるキュウリ葉の光合成と酵素的抗酸化活性に及ぼす根へのスペルミジン処理の影響 (2004)
  • 著者名/発表者名: 藤原 尚記
  • 雑誌名: 園芸学会雑誌 73(別1) ページ: 409-409
• [文献書誌] Kazuyoshi Nada: "Impaired Photosynthesis in Cucumber (Cucumis sativus L.) by High Root-zone Temperature Involves ABA-induced Stomatal Closure and Reduction in Ribulose-1,5-bisphosphate Carboxylase/oxygenase Activity"J.Japan.Soc.Hort.Sci. 72(6). 504-510 (2003)
• [文献書誌] Zhijun Li: "High-temperature-induced Alteration of ABA and Polyamine Contents in Leaves and its Implication in Thermal Acclimation of Photosynthesis in Cucumber(Cucumis sativus L.)"J.Japan.Soc.Hort.Sci. 72(5). 393-401 (2003)
• [文献書誌] 名田和義: "ホウレンソウの成育および品質に及ぼす地温と地温の昼夜較差(DIF)の影響"園芸学会雑誌. 72(別2). 407 (2003)
• [文献書誌] 上野友香: "キュウリ葉におけるプトレシン合成の高温遭遇による増大および光合成の高温順化におけるその意義"園芸学会雑誌. 72(別2). 369 (2003)
• [文献書誌] 名田和義: "キュウリ個葉光合成の高地温抑制におけるABA誘導気孔閉鎖とRubisco活性低下の関与"園芸学会雑誌. 72(別1)(発表予定). (2003)
• [文献書誌] 坂口智也: "ホウレンソウの光合成低温順化における光呼吸の役割"園芸学会雑誌. 72(別1)(発表予定). (2003)
• [文献書誌] 土井孝夫: "キュウリの根域低酸素耐性におけるポリアミンの関与"園芸学会雑誌. 71(別2). 549 (2002)
• [文献書誌] Zhi jun Li: "ABA-induced increase in thermostability of photosynthetic electron transport of thylakoids in leaves of cucumber (Cucumis sativus L.)"J. Japan. Soc. Hort. Sci.. 72(1). 29-36 (2003)
• [文献書誌] Kazuyoshi Nada: "ABA-induced stomatal closure and reduction in ribulose-1,5-bisphosphate carboxy-lase/oxygenase activity cause the impaired photosynthesis in cucumber (Cucumis sativus L.) by high root-zone temperature"J. Japan. Soc. Hort. Sci.. 72(発表予定). (2003)