| 研究課題/領域番号 |
17H03693
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
寺島 一郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40211388)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 色素体機能 / 光合成 / シンクソース関係 / 老化促進 |
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| 研究実績の概要 |
高CO2環境で葉の光合成系はどう変化するのか。本研究では、個葉光合成系に関するこの重要課題に挑み、高CO2環境における個葉光合成系のふるまいの包括的理解をめざしている。本年度の成果は以下の通りである。
１）シロイヌナズナのCO2輸送葉肉コンダクタンスが栽培CO2環境に依存性するかどうかを解析し、データを整理し公表した。葉肉コンダクタンスは測定時のCO2濃度が高まると低下するが、栽培時のCO2濃度には馴化応答を示さなかった。また、高CO2とABAはいずれも葉肉コンダクタンスを低下させるが、そのメカニズムは異なることも明らかになった.
２）シロイヌナズナ野生型および炭素代謝に関する変異体を高CO2環境で栽培し、葉の炭水化物含量の効果を解析した。非構造性多糖の増加にともない細胞壁が肥厚し、葉肉コンダクタンスも低下することが明らかになった（原著論文は2019年4月に受理、溝上祐介、杉浦大輔、渡辺千尋、稲田のりこ、別役恵理子、寺島一郎 Elevated CO2-induced changes in mesophyll conductance and anatomical traits in wild type and carbohydrate metabolism mutants of Arabidopsis thaliana）。
３）気孔開閉におよぼす葉肉シグナルの影響に関するデータを整理し、論文を公表した。ツユクサの葉片を種々の光環境やCO2環境で前処理し、裏側表皮を剥離後、暗所においた植物の葉から裏側表皮を剥離し、移植した場合の気孔の挙動を解析した。光および低CO2処理前処理により気孔開口は速く大きくなった。一方、暗黒や高CO2による前処理は気孔開口を遅らせた。これらは、気孔開口／閉鎖への葉肉の影響を示すものである。
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| 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
今年度の成果に記した研究が予想以上に順調に展開しているのに比較して、葉の光合成系の高CO2応答のシステミック制御（個葉光合成系の能力決定やその可塑的変化に、その葉と、その葉以外の環境がどう影響するのか）という課題への取り組みはやや遅れている。環境制御システムを用いた操作実験を早急に行いたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
・シンク葉とソース葉の切り葉の葉柄からグルコースを与え、その光合成活性の変化をモニターし、オーミクス解析を合わせて行う。Rubisco小サブユニットなどの光合成系のコンポーネント、SAGなどの老化にともなって発現する因子、分解系因子糖センサーやトレハロース6リン酸/SnRK1によって制御される遺伝子（bZIP11、KIN10など）の発現量に注目する。
・Cold-girdlingのシステムを用いてシンク葉、ソース葉の糖濃度を操作し、その光合成機能、オーミクスに及ぼす影響を精査する。特に、グルコースによるダウンレギュレーション効果の異なる種の挙動を比較する。
・部分環境制御システムにより、ダイズを用いたSims et al.（1998）の実験を追試する。彼らは葉の糖含量の測定を夕方行ったが、今回は、早朝、昼間、夕方に行う。これとともに、糖レベルによって制御されることが知られている遺伝子の発現レベルに注目したオーミックス解析を行う。地下部から地上に転流される栄養塩や植物ホルモンの影響も評価する。
・*Araya et al. （2008）の実験をダイズ、インゲンを使って追試し、上位葉が下位葉の光合成速度を補償する作用、下位葉の葉緑体が陽（陰）葉緑体であれば、上位葉の葉緑体も陽（陰）葉緑体となるという作用の2つのメカニズムを追求する。
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