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

基本信息

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

项目摘要

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。

空气中CO_2的浓度很低，是植物光合作用的限速因素。近年来，可以通过同时测量碳稳定的同位素比/气体交换的CO_2扩散耐药性和叶绿体中的CO_2浓度，以及扩散耐药性的现实，包括我们发现的Aquaporins的参与。在这项研究中，我们使用突变体等量化了细胞壁厚度，叶绿体形状，叶绿体和细胞膜之间的接触对扩散耐药性的影响，并详细追求扩散性的实际状态。继续使用光合气体汇率/碳稳定同位素同时测量拟南芥（Thaliana）进行测量，该测量设备自2018财年以来一直在运行。今年，使用拟南芥蓝光感受器进行测量，使用叶绿体运动的突变体，Chorlopization抑制剂的叶绿体运动和聚糖抑制剂的conterectin contecinfibers contectin chloopers涉及。这些方法用于操纵叶绿体的位置及其对细胞膜的粘附，以及通过同时测量气体交换/碳稳定的同位素比率，通过同时测量CO_2从细胞间隙到叶绿体的扩散性。此外，在种子植物中，叶绿体的定位运动取决于蓝光，因此我们还进行了一个实验，其中蓝光控制叶绿体的位置和红光测量光合作用。结果，据揭示了CO_2从细胞间隙到叶绿体的扩散性抗性除了面向细胞间隙的叶绿体外，还重要，除了对细胞膜紧密粘附的重要性。当叶子处于较强的光条件下时，叶绿体逸出到细胞的侧面，以避免强光。除非这种运动将叶绿体的表面积直接提高到细胞间隙，否则光合作用速率不会增加。这表明，强烈避免叶绿体的光不一定伴随着光合作用率的提高。基于这些结果，我目前正在撰写两篇原始论文。