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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、昨年度に得られたRubiscoとグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ (GAPDH) の同時増強イネの解析を進めた。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倍に増加してはいたものの、光合成機能の改良はCO2環境によらず見られなかった。このことから、RubiscoおよびGAPDHと共に光合成を律速する因子が存在することが示唆された。
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進めた。その結果、高CO2環境下の光合成速度が、TPIの量的減少に伴い減少することが明らかとなった。ただし、光合成速度の低下の程度はTPIの量的減少の程度より小さかった。TPIの活性は光合成に対して過剰に存在すると考えられてきたが、本年度の結果はTPIも光合成速度を決定しうる要因となることを示唆している。
以上、本研究を通じ当初予測していたような光合成機能の改良は達成できなかったが、本研究の結果を応用することで、イネにおける光合成機能改良に向けた研究のさらなる立案につながるものと期待される。
これらと同時に、昨年度得られたGAPDH過剰発現イネの論文化、葉の一生を通じたRubisco量増強の試み、Rubiscoアクティベースも含めた光合成機能強化へ向けた試験、さらには環境ストレス耐性強化に向けた光化学系を含めた基礎的試験も実施した。
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