| 研究課題/領域番号 |
21K19864
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
石田 厚 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (60343787)
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| 研究分担者 |
安元 剛 北里大学, 海洋生命科学部, 講師 (00448200)
坂田 剛 北里大学, 一般教育部, 准教授 (60205747)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| キーワード | 小笠原乾性低木林 / 乾燥適応 / 光合成 / 葉寿命 / ルビスコCO2/O2比親和性 / 葉肉コンダクタンス / CO2濃縮機構 / ポリアミン |
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| 研究実績の概要 |
ポリアミン類はCO2を液相中に無機炭酸イオン類として捕捉・濃縮し、葉肉におけるCO2コンダクタンス（gm）を増加させていると予測される。小笠原父島の23樹種（12目18科）で、gmの評価に必要なルビスコのCO2/O2比親和性（SC/O）の値を測定、gmを含む光合成特性・葉の形態YA生理特性を評価し、光合成におけるCO2固定へのポリアミンの関与を評価した。光合成特性・葉特性を評価した21形質のうち、9つの形質がSC/Oと相関を持った。SC/Oと有意な負の相関（P < 0.05）が検出されたのは、gm、大気から葉緑体までのコンダクタンス、葉緑体近辺のCO2濃度、葉面積当たりのルビスコ活性、生化学的反応による光合成の制限率であった。一方SC/Oと有意な正の相関が検出されたのは、葉面積あたりの葉乾重、葉寿命、gmによる光合成制限率、葉面積当たりの可溶性タンパク質量であった。23樹種間で比較すると、ルビスコのSC/O値が低い種（すなわちCO2のO2への相対的な親和性が低い種）は、gmおよび大気からの葉緑体までのコンダクタンスが高く、また葉緑体CO2濃も高いことが明らかになった。さらにポリアミン生合成阻害剤DFMOを葉表面に付与した結果、SC/Oが低くgmの高い樹種（テリハハマボウ）では、付与していないコントロール葉と比べ、生合成阻害剤付与によりgmが有意に低下し、葉肉細胞におけるCO2輸送にポリアミンが関与していることが示された。しかし一方、SC/Oが高くgmの低い種（シャリンバイ）では、DFMOによる有意な影響は検出されなかった。
これらのデータより、陸域生態の主要な炭素固定源である樹木の光合成のCO2固定において、ポリアミンによるCO2捕捉・濃縮能とルビスコの酵素化学的性質は相補的な関係をもち、この関係は樹木間の多様なCO2固定様式をもたらす仕組みの一つであることを強く示唆した。
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