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本研究の目的は、イネを材料とし、光合成炭素同化を担うカルビンサイクルの代謝改変により光合成および個体生育の窒素利用効率の改良を図ることである。このため、酵素Rubiscoによる炭酸固定能力と代謝産物グリセルアルデヒド3-リン酸 (GAP) 供給能力の同時増強を図ることとした。
本年度でははじめに、昨年度高CO2分圧下での光合成機能に改善が見られた、グリセルアルデヒド3-リン酸脱水素酵素(GAPDH)増強イネの後代を材料とし、光合成解析の追試および高CO2分圧での生育調査を行った。その結果、高CO2分圧下の光合成速度には野生型と比べ約10%の増加が見られた。しかし、高CO2分圧下の個体生育には野生型との差は見られなかった。ただし、個体内の炭水化物蓄積量を解析したところ増加している系統があり、光合成機能の改善が反映されているものと考えられた。高CO2分圧下の個体生育を改善するためには、光合成速度の増加幅をさらに大きくする必要があるかもしれない。
また、トリオースリン酸イソメラーゼ (TPI) 抑制イネの光合成解析も行ったが、予想に反し高CO2分圧下の光合成速度が低下する傾向が見られている。
さらに、RubiscoとGAPDHの同時増強イネのF1世代の解析も進めた。その結果、Rubisco量とGAPDH活性がそれぞれ野生型の1.1-1.2倍および2.1-3.2倍に増加した系統を得た。
これらに加え、本研究によるカルビンサイクル代謝改変が環境ストレス耐性に及ぼす影響の評価、また、Rubiscoアクティベースも用いた光合成機能強化へ向けた予備的試験も行っている。
なお、昨年度に人工気象器でのイネの生育異常が懸案となっていたが、ランプセッティングの改良により解決し、今後の研究の遂行上に支障はなくなった。
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