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生育ステージの異なるイネの高炭酸ガス環境下における光合成の生化学と個体成長

高二氧化碳环境下水稻不同生育阶段的光合生物化学及个体生长

基本信息

批准号：
01F00116
负责人：
牧野周
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

イネのRubisco(光合成の炭酸固定酵素)タンパク質の生成と分解に高CO_2環境が及ぼす影響について調べた。また、70日間人工気象室内においてイネを異なるCO_2分圧下、39Pa CO_2と100Pa CO_2で栽培し、その主茎の上位葉から下位葉にかけて、Rubiscoタンパク質量とそのターンオーバーおよび光合成のガス交換特性を調べた。光合成速度は、葉の齢の進行に伴い減少し、その減少速度は高CO_2区の方が速かった。高CO_2区での光合成速度の減少は若い葉よりも老化葉の方で特に大きかった。この高CO_2区でのRubiscoタンパク質量の減少と葉の齢の進行に伴う量的減少の促進は、Rubiscoタンパクの生成速度の減少と分解速度の促進の両者によるものであった。葉身窒素は、高CO_2区において葉の齢の違いにかかわらず、普通CO_2区に比較しておおよそ20%低かった。ガス交換特性についてみると、高CO_2区ではRubisco律速領域の光合成速度に比べ、電子伝達律速領域の光合成速度が相対的に高く、この差は下位葉ほど顕著であった。次ぎに高CO_2環境で展開中の葉について、葉舌のある基部より先端にかけての全窒素量とRubiscoタンパク質量の分布について調べた。全窒素含量は葉の基部の細胞分裂領域でもっとも高く、細胞伸長部位で大きく減少し、先端部では一定値をとっていた。この窒素の分布パターンは成育CO_2濃度の影響を余り受けていなかった。それに対し、Rubiscoタンパク質の分布は高CO_2の影響を受けていた。このことは、展開中への葉への窒素分配は成育CO_2濃度の影響を受けず、光合成の高CO_2におけるダウンレギュレーションはRubiscoタンパク質の生成の抑制と分解の促進によるものであることを示唆した。

Rubisco(Photosynthetic Carbonate-fixing Enzyme) plays an important role in the production and decomposition of carbon dioxide. Under CO_2 partial pressure of 39Pa CO_2 and 100Pa CO_2, the main stem and the lower leaf of the plant were cultivated under artificial atmosphere at 70 days. The quality of Rubisco and the exchange characteristics of photosynthesis were adjusted. The photosynthetic rate decreases with the increase of CO_2 concentration. The decrease of photosynthetic rate in high CO_2 region is mainly due to the aging of leaves. In the high CO_2 region, the reduction of Rubisco mass, the reduction of Rubisco production rate, and the promotion of Rubisco decomposition rate are discussed. In the high CO_2 zone, the leaves were 20% lower than those in the normal CO_2 zone. In the high CO_2 region, the photosynthetic rate in the Rubisco law domain is higher than that in the electron law domain. In high CO_2 environment, the leaf, the base and the tip of the ligule are in the middle of development, and the total amount and the mass distribution of Rubisco are in the middle of adjustment. The content of total hormone was higher in the cell division area of leaf base, lower in cell elongation area, and lower in tip area. The distribution of CO_2 and CO_2 in soil is influenced by the concentration of CO_2. The distribution of Rubisco in the soil was affected by high CO_2. In this paper, the distribution of Rubisco in leaves is affected by the concentration of CO_2, and the synthesis of Rubisco in leaves is affected by the concentration of CO_2.