作物の葉の老化過程における植物ホルモンをシグナルとする光合成活性の制御機構

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作物の葉の老化過程における植物ホルモンによる光合成活性の制御機構を明らかにするため、水稲およびダイズを用いて、葉の各種サイトカイニンの定量方法の検討、光合成活性と密接に関係するRuBPCaseの量および遺伝子発現量の定量方法を確立し、葉の老化に伴うサイトカイニン量とRuBPCase量との関係、RuBPCase遺伝子発現量との関係について検討を行った。葉の植物ホルモンの定量は、HPLC-ELISA法により行い、溶媒抽出、フェノール物質を除去後、カラムクロマトグラフィ、HPLCにより精製し、サイトカイニンのモノクローナル抗体を利用したエンザイムイムノアッセイ法により分析を行った。その結果、水稲では遊離型のゼアチン、ゼアチンリボシド量は、葉の展開完了直後に最も大きく、その後減少することがわかった。RuBPCaseの遺伝子発現量は、水稲のRuBPCaseのラージサブユニット(rbcS)、スモ-ルサブユニット(rbcS)のcDNAを用いて、ノーザンハイブリダイゼーション法によりrbcS,rbcLのmRNAを検出し、葉の老化過程のRuBPCase量およびmRNA蓄積量の変化を検討した。その結果、葉の老化に伴うRuBPCase量の低下の過程で、rbcL mRNAはほとんど減少はみられないが、rbcS mRNAは減少が認められた。出液中のサイトカイニン量の多く老化の遅い水稲品種アケノホシでは老化の早い日本晴に比べて、rbcS mRNA量を高く維持することがわかった。このことから、葉の老化の過程で、根でつくられ地上部に運ばれるサイトカイニンはRuBPCaseのスモ-ルサブユニットの遺伝子発現を促進し、その酵素量を高く維持する可能性の大きいことが示唆された。