光呼吸の制御による樹木光合成能力の向上に関する研究

本研究の目的は、「光呼吸の制御による樹木光合成能力の向上」にある。すなわち、樹木葉の光合成律速要因を明らかにすることにより、光呼吸活性を抑制し光合成活性を高めるための分子育種戦略を確立することにある。今年度に行った研究の成果としては以下が挙げられる。1.変調クロロフィル蛍光の測定による光合成の非破壊解析法の確立2.光呼吸活性の制御機構の解明変調クロロフィル蛍光を測定することにより、生葉における光合成電子伝達速度、葉緑体内CO_2濃度やCO_2透過性などを解析することができる。これらは、クロロフィル蛍光パラメータΔF/Fm'として得られる光化学系II量子収率(ΦPSII)の測定を応用したものである。この蛍光パラメータは過去15年間に渡り極めて重要な指標として植物生理学、生態生理学や植物病理学などの分野で広く用いられてきた。しかしながら、パラメータΔF/Fm'によりもたらされる系II量子収率についての情報はしばしば説明不可であり、ΔF/Fm'について解釈の上での問題点が指摘されていた。これに対し、蛍光とガス交換速度の測定を同時に行うことで、変調クロロフィル蛍光より得られるのは葉の表面付近に存在する葉緑体の情報であることを実験的に証明することができた。光呼吸活性は光化学系I依存サイクリック電子伝達により制御されることが明らかとなった。この結果は、クロロフィル蛍光シグナル'Low wave'の解析により得られたものである。飽和パルス光の照射直後に蛍光強度が一時的に低下する現象(Low wave)に着目し解析を行った所、Low waveは系Iサイクリック電子伝達により誘導されることが分かった。Low waveの出現と光呼吸活性との関係を調べることで、系Iサイクリック電子伝達によるATP供給が光呼吸には必要であることが示唆された。

本研究の目的は、「光呼吸の制御による樹木光合成能力の向上」にある。すなわち、樹木葉の光合成律速要因を明らかにすることにより、光呼吸活性を抑制し光合成活性を高めるための分子育種戦略を確立することにある。今年度に行った研究の成果としては以下が挙げられる。1.変調クロロフィル蛍光の測定による光合成の非破壊解析法の確立2.光呼吸活性の制御機構の解明変調クロロフィル蛍光を測定することにより、生葉における光合成電子伝達速度、葉緑体内CO_2濃度やCO_2透過性などを解析することができる。これらは、クロロフィル蛍光パラメータΔF/Fm'として得られる光化学系II量子収率(ΦPSII)の測定を応用したものである。この蛍光パラメータは過去15年間に渡り極めて重要な指標として植物生理学、生態生理学や植物病理学などの分野で広く用いられてきた。しかしながら、パラメータΔF/Fm'によりもたらされる系II量子収率についての情報はしばしば説明不可であり、ΔF/Fm'について解釈の上での問題点が指摘されていた。これに対し、蛍光とガス交換速度の測定を同時に行うことで、変調クロロフィル蛍光より得られるのは葉の表面付近に存在する葉緑体の情報であることを実験的に証明することができた。光呼吸活性は光化学系I依存サイクリック電子伝達により制御されることが明らかとなった。この結果は、クロロフィル蛍光シグナル'Low wave'の解析により得られたものである。飽和パルス光の照射直後に蛍光強度が一時的に低下する現象(Low wave)に着目し解析を行った所、Low waveは系Iサイクリック電子伝達により誘導されることが分かった。Low waveの出現と光呼吸活性との関係を調べることで、系Iサイクリック電子伝達によるATP供給が光呼吸には必要であることが示唆された。