ラン藻FBP/SBPase導入形質転換植物によるソース/シンク器官の炭素代謝調節の解析

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高等植物ソース器官のカルビン(光合成炭素還元:PCR)サイクルのチオール酵素に着目し、光合成を含めた炭素代謝におけるこれらの酵素の位置づけと調節機構の生理的意義の解明を目的とする。本研究ではラン藻(Synechococcus PCC7942)のチオール酵素FBP/SBPaseを葉緑体または細胞質に導入したタバコ形質転換植物を作製し、ソース/シンク器官における光合成および炭素代謝に及ぼす影響を検討した。水耕栽培(400μE/m^2/s、相対湿度60%、25℃)10週目の形質転換体の葉、茎、根は野生株と比較して著しく発達し、平均背丈は野生株の1.4倍大きくなっていた。第4葉の光合成速度は、1600μE/m^2/sでは野生株の1.24倍に上昇した。形質転換体の最終乾燥重量(開花時)は野生株の約1.5倍に増加していた。形成転換体ではFBPase活性が1.6倍、SBPase活性が2.3倍に上昇していたが、内在性の酵素活性には有意な差は見られなかった。その他のPCRサイクルの酵素には有意な差は見られなかった。しかし、形質転換体のRubiscoの活性化率が野生株に比べて上昇していた。野生株および形質転換体のの定量を行った。形質転換体の上葉(第4葉)、下葉のいずれにおいてもPCRサイクル中間体(PGA、DHAP、F6P、G6P、RuBP)は有意に増加していた。またヘキソース、ショ糖、デンプン量を測定した結果、ヘキソースは主に上葉と茎に、ショ糖は上葉に、デンプンは下葉と根に有意な増加が認められた。