炭酸固定からトリオースリン酸生成の増強による光合成と個体生育の窒素利用効率の改良

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02084
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 鈴木 雄二 岩手大学, 農学部, 教授 (80374974)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 光合成 / カルビンサイクル / 遺伝子組換え / イネ

研究実績の概要

本年度の実施内容は以下の4項目である。
1. Rubisco・GAPDH・TPI増強イネの解析　前年度に、Rubisco・GAPDH・TPI増強、Rubisco・TPIによる光合成へのプラスの影響は見られず、GAPDH・TPI増強により高CO2条件下の光合成速度が10%程度増加したことを明らかにした。今年度は、これらのタンパク質を定量した。それぞれの野生型に対する増加程度は、Rubisco・GAPDH・TPI増強で1.1倍（Rubisoの場合にはRubiscoへの窒素分配として）、4.9倍、2.1倍、Rubisco・TPI増強で1.3倍、3.1倍、GAPDH・TPI増強で10.5倍、9.5倍であった。以上のように、遺伝子組換えイネにおいては標的タンパク質が増加していたことを確認できた。
2. Rubisco・GAPDH・TPI増強イネの論文化及び公表
3. 光合成能力強化に関する他の方策についての検討　Rubiscoからトリオースリン酸生成までの一連の経路の酵素活性を増強しても、光合成に顕著なプラスの影響は生じなかった。このため、この経路で要求されるエネルギーの供給能力を強化する必要があると考えられた。そこで、ATPの供給に着目し、葉緑体型ATP合成酵素の増強イネの作製、ATP合成時の基質となる無機リン酸供給に関与する、トリオースリン酸/リン酸トランスロケーター増強イネの作製に着手した。これまでのところ、形質転換体当代が得られており、標的遺伝子のmRNA量やタンパク質が野生型と比べ増加している傾向がみられている。
4. その他　前年、イネ葉の老化に伴うRubiscoの量的変動が光化学系の挙動に及ぼす影響解析したが、これを論文として公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Behavior of Photosystems II and I Is Modulated Depending on N Partitioning to Rubisco in Mature Leaves Acclimated to Low N Levels and Senescent Leaves in Rice (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuji Suzuki, Kaho Ohsaki, Yuki Takahashi, Shinya Wada, Chikahiro Miyake, Amane Makino
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 64 ページ: 55-63
  • DOI: 10.1093/pcp/pcac139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of simultaneous Rubisco, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, and triosephosphate isomerase overexpression on photosynthesis in rice (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuji Suzuki, Mikuri Yamashita, Haruka Takada, Yuki Takegahara-Tamakawa, Chikahiro Miyake, Amane Makino、Miyake Chikahiro、Makino Amane
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: Published online ページ: 1-8
  • DOI: 10.1080/00380768.2023.2255213
  • 査読あり
• [学会発表] Rubisco・GAPDH・TPIの同時増強がイネの光合成に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄二, 山下みくり, 高田遥日, 竹ケ原(玉川), 夕紀, 三宅親弘, 牧野 周
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会東北支部大会2023年度岩手大会