イネ新規Ｒｕｂｉｓｃｏ小サブユニットを利用した光合成能力の改良とその生理機能解析

イネRubisco小サブユニット（OsRbcS1-5）のうち、OsRbcS1は他のイネRbcSとは配列が大きく異なるなど、特異な性質を持つ。我々の以前の研究により、OsRbcS1は主要な光合成器官である葉身では発現しておらず、遺伝子組換えにより葉身のRubiscoに導入するとRubiscoの触媒速度を増加させる効果を持つことが明らかになった。そこで、OsRbcS1の代謝における機能を明らかにすることを目的として、アワ、トマト、ミヤコグサ、ブドウ、イヌカタヒバなど多様な植物が持つOsRbcS1の相同遺伝子の発現の器官特異性をRT-PCRにより詳細に解析した。その結果、OsRbcS1様RbcSは主要な光合成器官である葉では発現しておらず、非光合成器官や呼吸活性が高いと考えられる部位で発現が高い傾向があった。また、ブドウやイヌカタヒバなど進化的に古いRbcSを持つ種ではOsRbcS1様RbcSは葉でも発現していた。次に、OsRbcS1の発現抑制がイネ葉鞘の代謝に及ぼす影響を明らかにするため、OsRbcS1を発現抑制した形質転換イネを作出し、メタボローム解析を行った。イネの株元に砂利を被せて栽培し、軟白化させた葉鞘基部を用いた。その結果、OsRbcS1発現抑制イネではアミノ酸や糖などの含量が変化していた。以上の結果より、OsRbcS1を含むRubiscoは、組織内のCO2濃度が高いと考えられる非光合成器官において、カルビン回路によらないリブロースビスリン酸の供給を受け、呼吸などの炭素代謝経路に3-ホスホグリセリン酸を供給する機能を担う可能性が考えられた。

イネRubisco小サブユニット（OsRbcS1-5）のうち、OsRbcS1は他のイネRbcSとは配列が大きく異なるなど、特異な性質を持つ。我々の以前の研究により、OsRbcS1は主要な光合成器官である葉身では発現しておらず、遺伝子組換えにより葉身のRubiscoに導入するとRubiscoの触媒速度を増加させる効果を持つことが明らかになった。そこで、OsRbcS1の代謝における機能を明らかにすることを目的として、アワ、トマト、ミヤコグサ、ブドウ、イヌカタヒバなど多様な植物が持つOsRbcS1の相同遺伝子の発現の器官特異性をRT-PCRにより詳細に解析した。その結果、OsRbcS1様RbcSは主要な光合成器官である葉では発現しておらず、非光合成器官や呼吸活性が高いと考えられる部位で発現が高い傾向があった。また、ブドウやイヌカタヒバなど進化的に古いRbcSを持つ種ではOsRbcS1様RbcSは葉でも発現していた。次に、OsRbcS1の発現抑制がイネ葉鞘の代謝に及ぼす影響を明らかにするため、OsRbcS1を発現抑制した形質転換イネを作出し、メタボローム解析を行った。イネの株元に砂利を被せて栽培し、軟白化させた葉鞘基部を用いた。その結果、OsRbcS1発現抑制イネではアミノ酸や糖などの含量が変化していた。以上の結果より、OsRbcS1を含むRubiscoは、組織内のCO2濃度が高いと考えられる非光合成器官において、カルビン回路によらないリブロースビスリン酸の供給を受け、呼吸などの炭素代謝経路に3-ホスホグリセリン酸を供給する機能を担う可能性が考えられた。