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ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPC)は、細胞質に局在し、TCA回路に基質を補充する機能をもつと考えられていた。本研究の目的は、イネで新たに発見された葉緑体局在性PEPC(Osppc4)の発現様式、酵素特性、および、イネ代謝における役割を明らかにすることである。本年度は、Osppc4の発現抑制で引き起こされる生育阻害のメカニズムを検討した。
1.葉身の光合成特性の解析
ガス交換解析により、Osppc4の発現を抑制しても光合成速度と光呼吸速度は変化しないことがわかった。また、クロロフィル蛍光解析により、発現抑制で葉緑体内が還元的になりやすくなることが明らかにされた。
2.水耕による成長解析:窒素源の効果の解析
発現抑制による生育阻害は窒素の取り込みあるいは窒素同化の抑制に起因すること、この効果は、硝酸に比べ、アンモニアが窒素源の時に顕著に現れることが明らかにされた。
3.葉身のメタボローム解析
発現抑制により、リンゴ酸を含む有機酸含量が大きく低下すること、窒素同化中間体であるグルタミンは増大するがグルタミン酸が減少することがわかり、窒素同化(GS-GOGATサイクル)が抑制される可能性が示された。
以上の結果から、Osppc4は窒素同化系に炭素骨格を供給する役割を担うこと、この機能はアンモニア条件での生育に重要であることが示された(投稿準備中)。葉緑体局在性のPEPCは、アンモニアが主要窒素源となる水田(湛水条件)で生育するための適応戦略と考えられる。
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