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2011 年度 実績報告書

成長呼吸と維持呼吸の高CO_2応答

計画研究

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 21114007
研究機関東京大学

研究代表者

寺島 一郎  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40211388)

研究分担者 野口 航  東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (80304004)
種子田 春彦  東京大学, 大学院・理学系研究科, 特任助教 (90403112)
キーワード生理生態 / 環境応答 / 代謝生理 / 光合成 / 安定同位体 / 気孔コンダクタンス / 葉肉コンダクタンス / ABA
研究概要

1)シロイヌナズナ呼吸系の高CO2応答:390pppvおよび780pppvCO2でシロイヌナズナを栽培し、20日目の地上部の夜明け前と日没後の呼吸速度を調べた。夜間における呼吸速度の現象は780pppvで小さく、夜明け前の呼吸速度は780pppvで高かった。また、780pppvで呼吸商(CO2放出/O2消費)が高い傾向が見られた。さらに、夜明け前、日中、日没前の一次代謝産物と呼吸系の遺伝子発現、酵素活性を解析した。いくつかのアミノ酸・有機酸量に栽培CO2濃度による違いが見られれた。特に780pppvでは解糖系の糖リン酸やデンプンの量が増加していた。また、呼吸系の遺伝子発現についても栽培CO2濃度による違いがみられた。
2)酸性pH環境がCO2応答におよぼす影響:土壌の酸性pHストレスはしばしば植物の成長を低下させる。高CO2環境は酸性pH環境における高い有機酸需要をみたし、植物の成長を大きく促進させると考えたが、実際には、アンモニアを主要な窒素源とした酸性pH環境では、高CO2環境においてシュートの成長がむしろ阻害された。高CO2における成長阻害のメカニズムとしての重要性は今後の検討課題である。
3)気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスの高CO2応答葉肉組織由来の葉肉シグナルが気孔開度を制御する可能性を検討した。ツユクサ剥離表皮を葉肉組織上に移植する実験によって、葉肉組織が気孔開孔と閉孔の両方に関与する事をしめした。特に、高CO2による閉孔には葉肉シグナルが重要である。乾燥ストレスによる葉肉コンダクタンスの低下には、ABAが関与することを明らかにした。孔辺細胞の高CO2応答においてはABA経路の寄与を考える必要がある。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

シロイヌナズナの呼吸系のCO2応答については、かなり明らかになった。葉肉コンダクタンスや気孔コンダクタンスのCO2応答に関する研究でも新発見が相次いでおり、成果が上がっている。

今後の研究の推進方策

モデル植物ばかりではなく、イネFACEを利用した研究も展開する。気孔コンダクタンスおよび葉肉コンダクタンスに関する研究をさらに推進する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nitrate addition alleviates ammonium toxicity without lessening ammonium accumulation, organic acid depletion and inorganic cation depletion in Arabidopsis thaliana shoots2012

    • 著者名/発表者名
      Hachiya T, Watanabe C, Fujimoto M, Ishikawa T, Takahara K, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Uesono Y, Terashima I, Noguchi K
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 53 ページ: 577-591

    • DOI

      doi:10.1093/pcp/pcs012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimum leaf size predicted by the leaf energy balance model incorporating2012

    • 著者名/発表者名
      Okajima Y, Taneda H, Noguchi K
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: 27 ページ: 333-346

    • DOI

      DOI:10.1007/s11284-011-0905-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence for a nitrate-independent function of the nitrate sensor NRT1.1 in Arabidopsis thaliana2011

    • 著者名/発表者名
      Hachiya T, Mizokami Y, Miyata K, Tholen D, Watanabe CK, Noguchi K
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 124 ページ: 425-430

    • DOI

      DOI:10.1007/s10265-010-0385-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photosynthesis-dependent and -independent responses of stomata to blue, red and green monochromatic lights : Differences between the normally oriented and inverted leaves of sunflower2011

    • 著者名/発表者名
      Wang Y, Noguchi K, Terashima I
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 52 ページ: 479-489

    • DOI

      doi:10.1093/pcp/pcr005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integrative response of plant mitochondrial electron transport chain to2011

    • 著者名/発表者名
      Hachiya T, Noguchi K
    • 雑誌名

      Plant Cell Report

      巻: 30 ページ: 195-204

    • DOI

      DOI:10.1007/s00299-010-0955-0

    • 査読あり
  • [学会発表] 気孔コンダクタンスと光合成電子伝達速度の関係2012

    • 著者名/発表者名
      岡島有規、寺島一郎
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 発表場所
      龍谷気学(大津市)
    • 年月日
      2012-03-20
  • [学会発表] 蒸散流のpHとABA濃度の変化が葉肉コンダクタンスに与える影響2012

    • 著者名/発表者名
      溝上祐介、野口航、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      2012-03-18
  • [学会発表] 葉肉アポプラスト液が気孔のCO2応答におよぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      藤田貴志、野口航、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] 乾燥による葉肉コンダクタンス(gm)低下へのABAの関与2011

    • 著者名/発表者名
      溝上祐介、野口航、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京)
    • 年月日
      2011-09-19
  • [学会発表] 高CO2条件におけるシロイヌナズナの呼吸系の応答2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊千尋、蜂谷卓士、佐藤滋、柳澤修一、上園幸史、寺島一郎、野口航
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京)
    • 年月日
      2011-09-19
  • [学会発表] 酸性pH環境がシロイヌナズナの成長のCO2応答性に与える影響2011

    • 著者名/発表者名
      蜂谷卓士、寺島一郎、野口航
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 気孔のCO2応答における葉肉組織の役割の生理学的解析2011

    • 著者名/発表者名
      藤田貴志、野口航、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 気孔のCO2応答における光合成速度の影響の有無2011

    • 著者名/発表者名
      岡島有規、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 地球環境変化にともないRubiscoの最適キネティクスはどう変化するか2011

    • 著者名/発表者名
      寺島一郎、岡島有規、矢守航
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] CHLOROPLAST CO_2 CONCENTRATION AND RUBISCO KINETIC PARAMETERS IN THE ELEVATED CO_2 WORLD2011

    • 著者名/発表者名
      Ichiro TERASHIMA, Yuki OKAJIMA, Yusuke MIZOKAMI, Youshi TAZOE, Wataru YAMORI
    • 学会等名
      Photosynthesis Research for Sustainablity-2011
    • 発表場所
      Crescent Beach Hotel, Baku, Azerbaijan(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-28
  • [備考]

    • URL

      http://plant.biology.kyushu-u.ac.jp/shinryoiki/index.html

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公開日: 2013-06-26  

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