シロイヌナズナとタバコの突然変異体を用いた葉内CO_2拡散抵抗の実態の追求

利用拟南芥和烟草突变体追踪叶片中CO_2扩散阻力的实际状态

• 批准号: 05F05450
• 负责人: 寺島 一郎
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo (2006-2007)Osaka University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05450/
• 关键词: 光合成; 二酸化炭素拡散; 葉; 安定同位体; シロイヌナズナ; 葉緑体定位運動; 二酸化炭素

空気中のCO_2濃度は低く、植物の光合成の律速要因である。近年、葉の内部へのCO_2拡散抵抗や葉緑体内のCO_2濃度が炭素安定同位体比/ガス交換同時測定法によって測定できるようになり、われわれが見出したアクアポリンの関与を始めとして、拡散抵抗の実態が明らかになりつつある。本研究では、突然変異体を用いるなどして、細胞壁の厚さ、葉緑体の形状、葉緑体と細胞膜との接触、などの拡散抵抗におよぼす影響を定量し、拡散抵抗の実態を詳しく追求している。18年度から稼働しているシロイヌナズナ用の光合成ガス交換速度/炭素安定同位体同時測定装置を用いた測定を継続した。本年度は、シロイヌナズナの青色光受容体や葉緑体運動の突然変異体や、葉緑体定位に関与するアクチン繊維の重合阻害剤を用いた測定を行った。これらにより葉緑体の位置や細胞膜への接着状態を操作し、細胞間隙から葉緑体までのCO_2の拡散抵抗を、ガス交換/炭素安定同位体比同時測定法によって測定した。また、種子植物では葉緑体の定位運動は青色光に依存するので、青色光で葉緑体の位置を操作し、赤色光で光合成を測定するという実験も行った。これらの結果、細胞間隙から葉緑体までのCO_2の拡散抵抗は、葉緑体が細胞間隙に直面する位置に存在することに加えて、細胞膜への緊密な接着が重要であることが明らかとなった。葉を強光条件下におくと葉緑体は強光をさけるように細胞の側面に逃げる。この運動によって細胞間隙に直接する葉緑体の表面積が増えない限り、光合成速度は上昇しない。このことは、葉緑体の強光回避は光合成速度の上昇を伴うとは限らないことが明らかになった。これらの成果に基づいて原著論文2本を執筆中である。

CO_2 concentration in the air is low, and the rate of photosynthesis in plants is important. In recent years, the CO_2 dispersion resistance in leaves and the CO_2 concentration in chloroplasts have been determined by simultaneous determination of carbon stable isotope ratio/exchange. In this study, we sought to quantify the effects of sudden changes in cell wall thickness, chloroplast shape, chloroplast membrane contact, and dispersion resistance, and to investigate the state of dispersion resistance. In 2018, the U.S. Department of Transportation and Transportation conducted a survey of the exchange rate and carbon stability of isotopes. This year, we conducted a series of measurements on the mutation and chloroplast localization of cyanine photoreceptors and the recombination resistance of chloroplasts. The position of chloroplasts, the state of cell membrane adhesion, the resistance to CO_2 dispersion, and the ratio of carbon stable isotopes were determined simultaneously. The positional movement of chloroplasts in seed plants depends on cyan light, and the positional movement of chloroplasts depends on cyan light. As a result, chloroplast resistance to CO_2 dispersion in the intercellular space, chloroplast position in the intercellular space, and cell membrane tightness are important. Under strong light conditions, chloroplasts escape. The surface area of chloroplasts in the intercellular space increases, and the photosynthetic rate increases. The chloroplasts avoid light and the synthesis speed increases. The results of this paper are based on the original paper 2.