窒素制限条件下の光合成機能と生産性に与える高ＣＯ２環境の影響の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 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: 21114003
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 小俣 達男 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50175270)
• 研究分担者: 愛知 真木子 中部大学, 応用生物学部, 講師 (00340208) ; 前田 真一 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助教 (70335016)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 植物 / 環境 / 二酸化炭素 / 生産性 / 光合成

研究概要

硝酸イオンの吸収に欠陥をもつシロイヌナズナ変異株を利用することにより、野外で一般的な「恒常的窒素不足状態」を実験室内に再現し、高CO2環境への応答を調べた結果、窒素供給量が少ない場合にシロイヌナズナは高CO2条件によって窒素欠乏様の症状を呈するが、主要代謝産物の恒常性は保たれることが明らかになった。また、窒素同化能力が特に低く、窒素に対して感受性を示すモウセンゴケを用いた解析から、窒素過剰による障害が高CO2条件により緩和されることを示した。さらに窒素過剰による障害の一因が亜硝酸イオンの蓄積であることを示して、この関連から葉緑体包膜上の新規亜硝酸イオン輸送体を同定した。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrite transport activity of a novel HPP family protein conserved in cyanobacteria and chloroplasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, S., Konishi, M., Yanagisawa, S., Omata,T.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro and in vivo analyses of the role of carboxysomal β-type carbonic anhydrase of the cyanobacterium Synechococcus elongatus in carboxy- lation of ribulose-1,5-bisphosphate (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Yamaguchi, O., Takatani, N., Maeda, S., Omata, T.
  • 雑誌名: Photosynthesis Research 巻: (in press)
  • DOI: 10.1007/s11120-014-9986-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of high CO2 on growth and metabolism of Arabidopsis seedlings during growth with a constantly limited supply of nitrogen (2014)
  • 著者名/発表者名: Takatani, N., Ito, T., Kiba, T., Mori, M. Miyamoto, T., Maeda, S., Omata, T.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 281-292
  • DOI: 10.1093/pcp/pct186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Examination of the effects of PII deficiency and the toxicity of PipX on growth characteristics of the PII-less mutant of the cyanobacterium Synechococcus elongatus (2013)
  • 著者名/発表者名: Chang, Y., Takatani, N., Aichi, M., Maeda, S., Omata, T.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 54 ページ: 1504-1514
  • DOI: 10.1093/pcp/pct092
  • 査読あり
• [雑誌論文] 東海丘陵要素植物群の無機窒素栄養に対する種特異性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 愛知真木子、味岡ゆい、上野薫、寺井久慈、南基泰
  • 雑誌名: 湿地研究 巻: 3 ページ: 3-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] CmpR is important for circadian phasing and cell growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H., Kitamura, M., Nakano, Y., Katayama, M., Takahashi, Y., Kondo, T., Manabe, K., Omata, T., Kutsuna, S.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 53 ページ: 1561-1569
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of nitrate assimilation in cyanobacteria (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, Y., Shi, W., Takatani, N., Aichi, M., Maeda, S., Watanabe, S., Yoshikawa, H., Omata, T
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 62 ページ: 1411-1424
  • DOI: 10.1093/jxb/erq427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrate assimilatory genes and their transcriptional regulation in a unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae : genetic evidence for nitrite reduction by a sulfite reductase-like enzyme (2010)
  • 著者名/発表者名: Imamura, S., Terashita, M., Ohnuma, M., Maruyama, S., Minoda, A., Weber, A.P., Inouye, T., Sekine, Y., Fujita, Y., Omata, T., Tanaka, K.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 51 ページ: 707-717
  • DOI: 10.1093/pcp/pcq043
  • 査読あり
• [学会発表] ラン藻と高等植物葉緑体の亜硝酸イオン取り込み活性の分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] 恒常的窒素制限条件下のシロイヌナズナの代謝系の高CO_2 応答から見えてきた植物の窒素適応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高谷信之、伊藤卓朗、木羽隆敏、宮本哲郎、森万里恵、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] モウセンゴケ属植物3種のNO_3^-耐性の差異を決定する要因の解析日本植物学会 (2014)
  • 著者名/発表者名: 兼松璃々子、豊田歩、上坂一馬、上野薫、小俣達男、南基泰、愛知真木子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 光合成生物の窒素過剰に対する応答の新理解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小俣達男、高谷信之、Chang Yajun、上坂一馬、前田真一、井原邦夫、木羽隆敏、伊藤卓朗、兼松璃々子、愛知真木子
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] Synechococcus elongatus PCC 7942 のP_<II> 欠損株から生じたアンモニア耐性疑似復帰変異株の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上坂一馬、Chang Yajun、高谷信之、前田真一、愛知真木子、井原邦夫、小俣達男
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学2013
  • 発表場所: 木更津
  • 年月日: 2013-11-22
• [学会発表] Effects of PII deficiency and the toxicity of PipX on growth of the cyanobacterium Synechococcus elongatus (2013)
  • 著者名/発表者名: Omata, T., Chang, Y., Takatani, N., Uesaka, K., Ihara, K., Maeda, S., Aichi, M.
  • 学会等名: 2nd International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Puerto Varas, Chile
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] Effects of CO_2 enrichment on the growth and metabolism of Arabidopsis thaliana under the constantly nitrogen-limited conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Takatani, N., Mori, M., Miyamoto, T., Kiga, T., Maeda, S., Omata, T.
  • 学会等名: 2nd International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Puerto Varas, Chile
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] 恒常的窒素不足状態のシロイヌナズナの高CO_2 環境下での窒素利用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高谷信之、宮本哲郎、森万里恵、木羽隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-09-15
• [学会発表] モウセンゴケ属植物3種の高窒素条件下で起こる細胞死はNO_2^-により誘導される (2013)
  • 著者名/発表者名: 兼松璃々子、豊田歩、上野薫、小俣達男、南基泰、愛知真木子
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-09-14
• [学会発表] 食虫植物トウカイモウセンゴケNH_4^+によりNR 遺伝子の発現が抑制される (2013)
  • 著者名/発表者名: 兼松璃々子、上野雄貴、豊田歩、上野薫、小俣達男、南基泰、愛知真木子
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Effects of P_<II> deficiency on growth of Synechococcus elongatus PCC 7942 (2013)
  • 著者名/発表者名: Chang Yajun、高谷信之、愛知真木子、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] 高CO_2 環境における恒常的窒素制限状態のシロイヌナズナの代謝 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本哲郎、高谷信之、森万里恵、木羽隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 食虫植物トウカイモウセンゴケとその両親種における富栄養条件下での枯死要因はNO_2^-か (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼松璃々子、後藤孝文、豊田歩、森島志依名、小俣達男、南基泰、愛知真木子
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] 恒常的窒素制限状態のシロイヌナズナにおいて高CO_2 環境で顕在化する窒素欠乏の症状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高谷信之、森万里江、宮本哲郎、木羽隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 交雑起源種トウカイコモウセンゴケとその両親種における富栄養条件下での生育阻害要因について (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼松璃々子、後藤孝文、豊田歩、森島志依名、上野薫、小俣達男、南基泰、愛知真木子
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 恒常的窒素不足状態の植物の代謝系に及ぼす高CO_2 環境の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮本哲郎、高谷信之、森万里江、木羽隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 恒常的窒素不足条件下における植物の生育に対する高CO_2 環境の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森万里江、高谷信之、宮本哲郎、木羽隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 定常的窒素不足状態のシロイヌナズナの生育に対する高CO_2 環境の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高谷信之、森万里江、宮本哲郎、木羽隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 交雑起源種トウカイコモウセンゴケとその両親種の硝酸同化系遺伝子の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 兼松璃々子、豊田歩、森島志依名、井原邦夫、上坂一馬、上野薫、小俣達男、南基泰、愛知真木子
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 定常的窒素不足状態に曝されたシロイヌナズナの生育に対する高CO_2環境の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高谷信之、森万里江、木場隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] 東海丘陵要素トウカイコモウセンゴケとその両親種の硝酸同化系遺伝子の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊田歩、上坂一馬、上野薫、南基泰、小俣達男、井原邦夫、小田原卓郎、那須守、米村惣太郎、横田樹広、愛知真木子
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] 定常的窒素不足条件下での植物の生育に対する高CO_2環境の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高谷信之、森万里江、木場隆敏、前田真一、小俣達男
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] 東海丘陵要素トウカイコモウセンゴケの窒素応答性は母親種であるコモウセンゴケに類似している (2010)
  • 著者名/発表者名: 豊田歩、市橋泰範、近藤香苗、吉村久、中辰元、上野薫、南基泰、小俣達男、小田原卓郎、那須守、米村惣太郎、横田樹広、愛知真木子
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] 東海丘陵要素植物トウカイコモウセンゴケとその両親種における窒素感受性の違いについて (2010)
  • 著者名/発表者名: 豊田歩、小俣達男、愛知真木子, 他計13名
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2010-03-21