新たな光呼吸抑制機構の解明と作物光合成能改良への応用

• 研究課題/領域番号: 15K14638
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 作物生産科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 上野 修 九州大学, 農学研究院, 教授 (70414886)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: C3植物 / C3-C4中間植物 / 光呼吸 / 光合成 / proto-Kranz植物 / アカザ属 / 葉構造 / ミトコンドリア / グリシンデカルボキシラーゼ / CO2補償点 / 二酸化炭素補償点

研究成果の概要

シロザを含むアカザ属植物の光合成・光呼吸特性を比較解析した。この結果、アカザ属では従来より知られていたC3型のほか、proto-Kranz型やC3-C4中間型という光呼吸抑制機構が出現していることが初めて明らかとなった。特に、シロザにおける光合成・光呼吸特性は変異に富み、分布地域によっても異なる特性を表すことが見出された。また、シロザにおける光合成・光呼吸特性の発現に生育温度や土壌窒素分が影響することが明らかとなった。このような光呼吸抑制機構はC4光合成の進化の前駆的段階に位置づけられるものと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Intracellular position of mitochondria in mesophyll cells differs between C3 and C4 grasses. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama, Y. and Ueno, O.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 130
  • NAID: 130006954294
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intracellular position of mitochondria and chloroplasts in bundle sheath and mesophyll cells of C3 grasses in relation to photorespiratory CO2 loss. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama, Y. and Ueno, O.
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 19 号: 4 ページ: 549-551
  • DOI: 10.1080/1343943x.2016.1212667
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] アカザ属におけるC3型からC3-C4中間型の進化の間に葉構造と光合成機能はどのように変化したのか. (2018)
  • 著者名/発表者名: 依光由記, 上野修
  • 学会等名: 日本作物学会第245回講演会
• [学会発表] アカザ属 (Chenopodium) における光合成・光呼吸特性の種間および種内変異 (2017)
  • 著者名/発表者名: 依光由記, 畠山友翔, 屋比久貴之, 上野修
  • 学会等名: 日本作物学会第243回講演会
  • 発表場所: 東京大学農学部
  • 年月日: 2017-03-29
• [学会発表] 高温と低窒素土壌環境はシロザにおけるC3-C4中間光合成特性の発現を促進する (2017)
  • 著者名/発表者名: 大野じぇみん, 畠山友翔, 屋比久貴之, 上野修
  • 学会等名: 日本作物学会第243回講演会
  • 発表場所: 東京大学農学部
  • 年月日: 2017-03-29
• [学会発表] Variation in photosynthetic and photorespiratory characteristics in the genus Chenopodium (Chenopodeaceae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yorimitsu Y, Hatakeyama Y, Yabiku T, Ueno O
  • 学会等名: The 13th International Joint Symposium between Korea and Japan, Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2016
  • 発表場所: Hotel Interciti, Korea
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] 葉肉細胞におけるミトコンドリアの細胞内配置はC3植物とC4植物で異なる (2016)
  • 著者名/発表者名: 畠山友翔, 上野修
  • 学会等名: 日本作物学会第242回講演会
  • 発表場所: 龍谷大学
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] シロザの維管束鞘細胞におけるミトコンドリアと光呼吸酵素の集中 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上野修・門園彩・畠山友翔・屋比久貴之・永井あかね
  • 学会等名: 日本作物学会第241回講演会
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] イネ科C3植物葉におけるミトコンドリア細胞内配置の電子顕微鏡観察―光呼吸によるCO2ロスとの関連から (2015)
  • 著者名/発表者名: 畠山友翔・上野修
  • 学会等名: 日本作物学会第240回講演会
  • 発表場所: 信州大学
  • 年月日: 2015-09-05