| 研究概要 |
窒素栄養に対する呼吸系の応答については、呼吸と窒素濃度との相関を調べた研究以外には数少なく、その相関の背景にあるメカニズムも不明である。低窒素条件下では、葉にデンプンが蓄積し、光合成が阻害されることが知られている。呼吸系は過剰の炭水化物を消費し、植物体内の炭素と窒素のバランスをとるのに働くと言われている。呼吸鎖にあるATP合成とは共役しないAOXが過剰な炭水化物を効率良く消費すると考えられているが、AOXが炭水化物の消費系としてどの程度役立っているのかは分かっていない。本年度では、ミトコンドリアを単離しやすいホウレンソウの葉を用いて、光合成速度や呼吸速度の測定、単離ミトコンドリアを用いた呼吸鎖電子伝達系の解析(特にAOXに注目した)、酸素安定同位体を利用したin vivoにおけるAOXの活性測定を行った。
結果として、(1)単位葉面積あたりの最大光合成速度、および初期勾配は、低窒素条件になるほど低い値を示した。暗呼吸速度(CO_2放出速度)も低窒素条件ほど低い値を示した。乾燥重量あたりでも、同じような結果が得られた。(2)ミトコンドリアタンパクあたりのAOXの最大活性(コハク酸とNADHを基質とし、還元剤とピルビン酸で活性化した条件)は、低窒素条件では非常に高い値を示した。AOXとシトクロム経路の最大活性の比(AOX/CP)も、低窒素条件ほど高い値を示した。(3)酸素安定同位体を利用してAOX,COXのin vivo活性を測定したところ、低窒素条件ではAOXが利用されている割合が高いことが分かった。
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