高ＣＯ２環境がイネの光合成とバイオマス生産に与える影響の解明

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: 21114006
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 牧野 周 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70181617)
• 研究分担者: 鈴木 雄二 東北大学, 大学院農学研究科, 助教 (80374974)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: イネ / 光合成 / 高CO2 / バイオマス

研究概要

本新学術領域研究では、イネを中心に、高CO2下における光合成因子の分子メカニズムの解明と光合成機能の評価、バイオマス生産に与える影響について明らかにすることを目的とした。具体的には、Rubisco量の特異的な増減させた形質転換体イネと葉身特異的デンプン合成欠損変異体イネについて、高CO2応答の実験を行い、Rubisco量の適量化が異なるCO2環境に有利・不利を決めていることがわかった。また葉身のデンプン代謝は、高CO2成育の鍵となっていることもわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of autophagy in chloroplast recycling (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Izumi M, Wada S and Makino A
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1837 (4) ページ: 512-521
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2013.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] OsATG7 is required for autophagy-dependent lipid metabolism in rice postmeiotic anther development (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurusu T, Koyano T, Hanamata S, Kubo T, Noguchi Y, Yagi C, Nagata N, Yamamoto T, Ohnishi T, Okazaki Y, Kitahata N, Ando D, Ishikawa M, Wada S, Miyao A, Hirochika H, Shimada H, Makino A, Saito K, Ishida H, Kinoshita T, Kurata N and Kuchitsu K
  • 雑誌名: Autopagy 巻: 10 ページ: 878-888
  • DOI: 10.4161/auto.28279
  • 査読あり
• [雑誌論文] Translational down-regulation of RBCL is operative in the coordinated expression of Rubisco genes in senescent leaves in rice (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y and Makino A
  • 雑誌名: J Exp. Bot 巻: 64 ページ: 1145-1152
  • DOI: 10.1093/jxb/ers398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice cultivar responses to elevated CO_2 at two free-air CO2 enrichment (FACE) sites in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Sakai H, Tokida T, Nakamura H, Zhu C, Usui Y, Yoshimoto M, Fukuoka M, Wakatsuki H, Katayanagi N, Matsunami T, Kaneta Y, Sato T, Takakai F, Sameshima R, Okada M, Mae T and Makino A
  • 雑誌名: Func. Plant Biol 巻: 40 ページ: 148-159
  • DOI: 10.1071/fp12357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for contribution of autophagy to Rubisco degradation during leaf senescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Ono Y, Wada S, Izumi M, Makino A and Ishida H
  • 雑誌名: Arabidopsis thaliana Plant Cell Environ 巻: 36 ページ: 1147-1159
  • DOI: 10.1111/pce.12049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy contributes to nighttime energy availability for growth in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Hidema J, Makino A and Ishida H
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 161(4) ページ: 1682-1693
  • DOI: 10.1104/pp.113.215632
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of individual suppression of RBCS multigene family on Rubisco contents in rice leaves (2012)
  • 著者名/発表者名: Ogawa S, Suzuki Y, Yoshizawa R, Kanno K and Makino A
  • 雑誌名: Plant Cell Environ 巻: 35 ページ: 546-553
  • DOI: 10.1111/j.1365-3040.2011.02434.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] RBCS1A and RBCS3B, two major members within the Arabidopsis RBCS multigene family, function to yield sufficient Rubisco content for leaf photosynthetic capacity (2012)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Tsunoda H, Suzuki Y, Makino A and Ishida H
  • 雑誌名: J. Exp. Bot 巻: 63 ページ: 2159-2170
  • DOI: 10.1093/jxb/ers434
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolome analysis of photosynthesis and the related primary metabolites in the leaves of transgenic rice plants with increased or decreased Rubisco content (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Fujimori T, Kanno K, Sasaki A, Ohashi Y and Makino A
  • 雑誌名: Plant Cell Environ 巻: 35 ページ: 1369-1379
  • DOI: 10.1111/j.1365-3040.2011.02434.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rubisco activase is a key regulator of non steady-state photosynthesis at any leaf temperature and, to a lesser extent, of steady-state photosynthesis at high temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Matsumoto C, Fukayama H and Makino A
  • 雑誌名: Plant J 巻: 71 ページ: 871-880
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2012.05041.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Availability of Rubisco small subunit up-regulates the transcript levels of large subunit for stoichiometric assembly of its holoenzyme in rice (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y and Makino A
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 160 ページ: 533-540
  • DOI: 10.1104/pp.112.201459
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGR 5-dependent cyclic electron transport around PSI contributes to the redox homeostasis in chloroplasts rather than CO_2 fixation and biomass production in rice (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Y, Yamamoto H, Okegawa Y, Wada S, Sato N, Taira Y, Sugimoto K, Makino A and Shikanai T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 53 ページ: 2117-2126
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs153
  • 査読あり
• [雑誌論文] O_2-enhanced induction of photosynthesis in rice leaves : The Mehler-ascorbate peroxidase (MAP) pathway drives cyclic electron flow within PSII and cyclic electron flow around PSI (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyake C, Suzuki Y, Yamamoto H, Amako K and Makino A
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr 巻: 58(6) ページ: 718-727
  • DOI: 10.1080/00380768.2012.736078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis, grain yield and N utilization in rice and wheat (2011)
  • 著者名/発表者名: Makino A
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 155 ページ: 125-129
  • DOI: 10.1104/pp.110.165076
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insight into photosynthetic acclimation to elevated CO_2 : The role of leaf nitrogen and ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase in rice leaves (2011)
  • 著者名/発表者名: Seneweera S, Makino A, Hirotsu N, Norton R, Suzuki Y
  • 雑誌名: Environ. Exp. Bot 巻: 71 ページ: 128-136
  • DOI: 10.1016/j.envexpbot.2010.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] The rate-limiting step for CO_2 assimilation at different temperatures is influenced by the leaf nitrogen content in several C_3 crop species (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Nagai T and Makino A
  • 雑誌名: Plant Cell Environ 巻: 34 ページ: 764-777
  • DOI: 10.1111/j.1365-3040.2011.02280.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Os-GIGANTEA confers robust diurnal rhythms on the global transcriptome of rice in the field (2011)
  • 著者名/発表者名: Izawa T, Mihara M, Suzuki Y, Gupta M, Itoh H, Nagano A, Motoyama R, Sawada Y, Yano M, Yokota Hirai M, Makino A and Nagamura Y
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 ページ: 1741-1755
  • DOI: 10.1105/tpc.111.083238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic electron flow around photosystem I via chloroplast NAD(P)H dehydrogenase (NDH) complex performs a significant physiological role during photosynthesis and plant growth under low temperature in rice (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Sakata N, Suzuki Y, Shikanai T and Makino A
  • 雑誌名: Plant J 巻: 68 ページ: 966-976
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2011.04747.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences in Rubisco content and its synthesis and degradation in leaves at different positions in Eucalyptus globulus seedlings (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Kihara-Doi T, Kawazu T, Miyake C and Makino A
  • 雑誌名: Plant Cell Environ 巻: 33 ページ: 1314-1323
  • DOI: 10.1111/j.1365-3040.2010.02149.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased grain yield and biomass allocation in rice under cool night temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Kanno K and Makino A
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr 巻: 56 ページ: 412-417
  • DOI: 10.1111/j.1747-0765.2010.00473.x
  • 査読あり
• [学会発表] Rubisco, nitrogen and plant growth in rice (2014)
  • 著者名/発表者名: Makino A
  • 学会等名: JST-CREST International Symposium on Productivity Improvement of Plants : From Model to Crop Plants
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-01-10
• [学会発表] Rubisco and nitrogen relationships in rice leaves (2013)
  • 著者名/発表者名: Makino A
  • 学会等名: The 16th international Congress on Photosynthesis Research
  • 発表場所: St. Louis, MI, USA
  • 年月日: 20130811-16
• [学会発表] 作物の光合成能力の改善は可能か?これからの挑戦 (2013)
  • 著者名/発表者名: 牧野 周
  • 学会等名: 第4回日本光合成学会年会および公開シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-06-01
• [学会発表] Source/sink improvement in rice : Rubisco as a target for enhancing N-use efficiency (2012)
  • 著者名/発表者名: Makino A
  • 学会等名: The 13th Chinese Crop Physiology Academic Conference (International Symposium)
  • 発表場所: Yandzhou, Jiangsu, China
  • 年月日: 20120920-22
• [学会発表] 高CO_2環境とC3光合成の窒素利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 牧野 周
  • 学会等名: 第3回日本光合成学会年会および公開シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] イネの窒素栄養生理と生産性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 牧野 周
  • 学会等名: 第57回日本土壌肥料学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-08-10
• [備考] 研究代表者所属研究室WEBSITE
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/syokuei/index-j.html
• [備考] 本新学術領域研究WEBSITE
  • URL: http://plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html