• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

二酸化炭素固定化酵素Rubiscoの酸化失活・分解の生理生態学的意義の再定義

研究課題

研究課題/領域番号 21H02089
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
研究機関広島大学

研究代表者

島田 裕士  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (80301175)

研究分担者 冨永 淳  広島大学, 統合生命科学研究科(生), 助教 (20788632)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワードRubisco / 光合成 / 酸化還元 / 酸化ストレス / ガス交換 / 日変化 / ダウンレギュレーション / BSD2 / ルビスコ / 酸化失活 / ストレス / ジスルフィド結合 / 窒素 / 酸化 / redox
研究開始時の研究の概要

・圃場の自然環境で栽培される作物を調査して,Rubiscoの酸化が光合成と窒素転流を介して窒素利用効率にどのように関与しているのか明らかにする。
・BSD2を作物で高発現させてRubiscoの酸化を抑えることで,環境ストレス下で光合成を維持し,バイオマス生産や収量,窒素利用効率を向上させられるか検証する。
・大腸菌によるRubisco発現系を用いてCys残基を改変したRubiscoの機能解析を行い,Rubiscoの酸化失活・分解メカニズムを分子レベルで解明し,酸化耐性Rubiscoを作出する。

研究成果の概要

本研究では、作物の生産性や窒素利用効率に対するRubisco酸化の影響を調査しました。実験により、Rubiscoの還元活性化率が日中に高まり夕方に低下することが確認され、これが窒素利用効率に関連する可能性が示されました。トマトやイチゴなどの光合成活性の日変化も調べ、CO2濃度による影響を明らかにしました。さらに、新たなガス交換測定技術を開発し、より正確な光合成評価を可能にしました。本研究の成果は、作物の効率的な栽培方法の確立に貢献します。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、Rubisco酸化が作物の生産性と窒素利用効率に与える影響を明らかにし、農業生産の効率化に寄与する学術的・社会的意義を持ちます。Rubisco酸化が光合成能力および窒素利用効率に直接影響を与えることを実証し、作物の生産性向上のための新たな育種戦略の開発に貢献します。また、効率的なガス交換測定技術の開発により、光合成活性の正確な評価が可能となり、植物の生育環境に応じた管理方法の改善が期待されます。これらの成果は、持続可能な農業の実現や食糧生産の増加に向けた基盤を提供し、世界の食糧安全保障に貢献するものです。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Combined leaf gas-exchange system for model assessment2024

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, Jun ; Kawamitsu, Yoshinobu
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: - 号: 10 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/jxb/erae081

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orange protein, phytoene synthase regulator, has protein disulfide reductase activity2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ooga, Miho Takemura, Atsushi Sakamoto, Norihiko Misawa, and Hiroshi Shimada
    • 雑誌名

      Plant signaling & Behavior

      巻: in press 号: 1

    • DOI

      10.1080/15592324.2022.2072094

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Physiological roles of two allantoin synthase variants, produced by alternative splicing and differing in subcellular localization.2024

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takeuchi, Hiroshi Shimada and Atsushi Sakamoto
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] GBL18, an Arabidopsis enzyme required for quick ABA production, contributes to early transcriptomic responses to drought stress.2024

    • 著者名/発表者名
      Yutong Song, Tayebeh Abedi, Yuma Mitsuzono, Hiroshi Shimada and Atsushi Sakamoto
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ハイスループット光合成測定装置の開発2023

    • 著者名/発表者名
      岩坂凪紗,冨永淳,高橋俊一,砂糖綾人,木下俊則,坂本敦,島田裕士
    • 学会等名
      第13回日本光合成測定装置の開発
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 作物のバイタルセンシングに適した新規ガス交換測定法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      冨永淳
    • 学会等名
      作物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ハイスループット光合成活性測定装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      岩坂凪紗,冨永淳,高橋俊一,佐藤綾人,木下俊則,坂本敦,島田裕士
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 気孔がある葉面でのクチクラコンダクタンス推定2022

    • 著者名/発表者名
      冨永淳,Joseph Stinziano,David Hanson
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 葉内CO2濃度の直接測定:気孔面のクチクラコンダクタンス測定法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      冨永淳,川満芳信,Joseph Stinziano,David Hanson
    • 学会等名
      日本作物学会第253回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 生体情報測定機器及び生体情報の測定方法2024

    • 発明者名
      冨永淳
    • 権利者名
      広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 植物の水ストレス診断方法2023

    • 発明者名
      冨永淳
    • 権利者名
      広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 生体情報測定器及び生体情報の測定方法2023

    • 発明者名
      冨永 淳
    • 権利者名
      冨永 淳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi