作物の葉の老化過程の光合成速度、Rubisco含量の維持の生理的機構の解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12760010
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 大川 泰一郎 東京農工大学, 農学部, 助教授 (80213643)
• Keywords: 光合成速度 / Rubisco / 窒素 / サイトカイニン / mRNA蓄積量 / rbsL / rbcS / 老化

Research Abstract

作物の葉の老化に伴い光合成速度は減少し,葉の老化は乾物生産,収量に大きな影響を及ぼす.葉の老化に伴う光合成速度の減少はRubisco含量と密接に関係し,老化の過程でRubisco含量を高く維持することは光合成を高く維持する上で重要である.本研究では,葉の老化程度の異なる水稲品種を用いて,登熟期の葉の老化過程の光合成速度,Rubisco含量の維持と関係する要因を明らかにするため,光合成速度およびRubisco含量の維持に根から地上部に送られる窒素およびサイトカイニンがどのような過程をへて関係するかを検討した.葉の老化の遅い多収性品種アケノホシは老化のはやい日本晴に比べて老化過程の光合成速度,Rubisco含量を高く維持し,葉の窒素含量を高く維持したことと関係があった.葉の窒素含量とRubisco含量との関係には登熟期の同じ生育段階で密接な関係があったが,同じ窒素含量で比べてアケノホシのRubisco含量は日本晴より高く,Rubiscoに対する窒素利用効率が高い性質を備えていた.またアケノホシは根から地上部に送られるサイトカイニン量が多く,Rubisco含量とサイトカイニン量との間にも密接な関係が認められた.日本晴に窒素追肥およびサイトカイニン散布処理を行った結果,窒素追肥とともにサイトカイニン散布だけでも日本晴の葉のRubisco含量は高く維持され,このことにはRubisco合成と関係するRubiscoのラージサブユニット遺伝子(rbcL),スモールサブユニット遺伝子(rbcS)のmRNA蓄積量が高く維持されたことが関係していた.また,サイトカイニン散布により葉への窒素分配率が高くなり,葉の窒素含量が高く維持されたこともRubisco含量が高く維持されたことに関係していた.以上の結果から,水稲の葉の老化過程における光合成速度、Rubisco含量の維持には,根から地上部に送られるサイトカイニンが多く,窒素吸収量が多く,葉への窒素分配が多いことによって,Rubisco遺伝子の転写蓄積が高く維持され,葉の窒素含量が高く維持されることが関係することが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] OOKAWA,Taiichiro: "Analysis of the factors causing differences in the leaf-senescence pattern between two soybean cultivars, Enrei, and Tachinagaha."Plant Production Science. 4・1. 3-8 (2001)
• [Publications] LU,Jun: "The effects of irrigation regimes on the water use, dry matter production and physiological responses of paddy rice."Plant and Soil. 223. 207-216 (2000)
• [Publications] 大川泰一郎: "サイトカイニン散布および窒素追肥が登熟期の水稲葉身のリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ含量およびrbcL,rbcSの転写蓄積量に及ぼす影響"日本作物学会紀事. 70・別1(印刷中). (2001)
• [Publications] 近藤晃代: "開花期以後葉身の緑色程度の減少が異なるトウモロコシ系統の葉の光合成速度と窒素含量,木部液の窒素含量とサイトカイニン活性の比較"日本作物学会紀事. 69・別2. 112-113 (2000)