二酸化炭素固定化酵素Rubiscoの酸化失活・分解の生理生態学的意義の再定義

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(1) 既存の光合成測定法では栽培環境で光合成の日変化を評価することが難しい為、よりシンプルな構成で継続的な光合成モニタリングに適した新たなガス交換測定法の開発をおこなった。市販の光合成ガス交換測定装置LI-6800を用いて既存の測定法と新規測定法を比較した結果、新規測定法は既存の測定法と同等の精度で光合成と蒸散を計測できることが分かった。また、LI-6800を用いて栽培環境における光合成反応のin vivo活性（Rubiscoの最大カルボキシル化速度）を5分以内に評価する測定系を確立した。(2) 昨年度作成したシロイヌズナRbcL遺伝子の改変2種（RbcL-1, -2）について基質CO2とRuBPに対する酵素活性の濃度依存性を解析し，酵素反応速度定数Km値とKcat値を決定した。CO2に対するKm値は野生型が14.4±2.5 （μM） に対してRbcL-1は9.4±1.4，RbcL-2は25.9±0.6であった。RuBPに対するKm値は野生型が19.1±3.4 （μM） に対してRbcL-1は20.6±2.4，RbcL-2は119.0±11.4であった。また，Kcatは値は野生型が3.2±0.4 （s-1） に対してRbcL-1は2.2±0.7，RbcL-2は10.7±0.1であった。この値は，大気中の葉緑体ストロマ画分におけるCO2濃度である約10μMにおいてRbcL-2は酵素反応速度が約2倍上昇していることを示していた。