二酸化炭素固定化酵素Rubiscoの酸化失活・分解の生理生態学的意義の再定義

重新定义二氧化碳固定酶Rubisco氧化失活和降解的生理和生态意义

基本信息

批准号：
21H02089
负责人：
島田裕士
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

(1) 既存の光合成測定法では栽培環境で光合成の日変化を評価することが難しい為、よりシンプルな構成で継続的な光合成モニタリングに適した新たなガス交換測定法の開発をおこなった。市販の光合成ガス交換測定装置LI-6800を用いて既存の測定法と新規測定法を比較した結果、新規測定法は既存の測定法と同等の精度で光合成と蒸散を計測できることが分かった。また、LI-6800を用いて栽培環境における光合成反応のin vivo活性（Rubiscoの最大カルボキシル化速度）を5分以内に評価する測定系を確立した。(2) 昨年度作成したシロイヌズナRbcL遺伝子の改変2種（RbcL-1, -2）について基質CO2とRuBPに対する酵素活性の濃度依存性を解析し，酵素反応速度定数Km値とKcat値を決定した。CO2に対するKm値は野生型が14.4±2.5 （μM）に対してRbcL-1は9.4±1.4，RbcL-2は25.9±0.6であった。RuBPに対するKm値は野生型が19.1±3.4 （μM）に対してRbcL-1は20.6±2.4，RbcL-2は119.0±11.4であった。また，Kcatは値は野生型が3.2±0.4 （s-1）に対してRbcL-1は2.2±0.7，RbcL-2は10.7±0.1であった。この値は，大気中の葉緑体ストロマ画分におけるCO2濃度である約10μMにおいてRbcL-2は酵素反応速度が約2倍上昇していることを示していた。

（1）在现有的光合测量方法中，很难评估培养环境中光合作用的每日变化，因此我们开发了一种新的气体替换测量方法，适用于使用更简单的配置进行连续光合监测。比较现有的测量方法和新的测量方法，使用市售光合气体替换测量设备LI-6800进行比较，发现光合作用和蒸发的精度与现有测量方法相同。此外，建立了一个测量系统，以在5分钟内使用LI-6800在培养环境中评估光合作用反应的体内活性（最大羧基化速度）。（2）确定了去年创建的两种类型的超牙氮蛋白rbcl基因（RBCL -1，-2）的底物CO2和RUBP的密度依赖性，并确定酶反应速度常数km和KCAT值。对于野生型的二氧化碳值为14.4±2.5（μm），RBCL-1为9.4±1.4，RBCL-2为25.9±0.6。野生型RUBP的KM值为19.1±3.4（μm），RBCL-1为20.6±2.4，RBCL-2为119.0±11.4。另外，野生型的KCAT值为3.2±0.4（S-1），RBCL-1的值为2.2±0.7，RBCL-2的值为10.7±0.1。该值表明RBCL-2增加了约10μm，这是大气中二氧化碳浓度的叶绿体基质绘画。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

気孔がある葉面でのクチクラコンダクタンス推定

有气孔叶子的角质层电导率的估计

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koyama Hiroyuki;Wu Liujie;Agrahari Raj Kishan;Kobayashi Yuriko;冨永淳，Joseph Stinziano，David Hanson
通讯作者：
冨永淳，Joseph Stinziano，David Hanson

作物のバイタルセンシングに適した新規ガス交換測定法の開発

开发适用于农作物生命传感的新型气体交换测量方法

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hao Ning;藤原　徹;神谷　岳洋;冨永淳
通讯作者：
冨永淳

ハイスループット光合成活性測定装置の開発

高通量光合活性测定装置的研制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuma Owaki ;Shingo Kasamatsu ;Hideshi Ihara;Hong-Liang Bao and Yan Xu;荒井雅吉;岩坂凪紗，冨永淳，高橋俊一，佐藤綾人，木下俊則，坂本敦，島田裕士
通讯作者：
岩坂凪紗，冨永淳，高橋俊一，佐藤綾人，木下俊則，坂本敦，島田裕士

葉内CO2濃度の直接測定：気孔面のクチクラコンダクタンス測定法の開発

直接测量叶内二氧化碳浓度：开发测量气孔表面角质层电导率的方法