二酸化炭素濃縮機構を持つ植物の作出とその生理学的解析

具有二氧化碳浓缩机制的植物的创建及其生理分析

基本信息

批准号：
17J06506
负责人：
上原晋
金额：
$ 1.79万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はC3植物の二酸化炭素濃縮効率を改良し、光合成効率を上昇させることを目的としている。そのために、葉緑体の祖先であるシアノバクテリアが持つナトリウムイオン依存型重炭酸イオン輸送体をシロイヌナズナの葉緑体内包膜に導入した。昨年度、単離した無傷葉緑体を用いて重炭酸イオンの輸送活性をシリコンオイル遠心分離法で調査したところ、用いた条件では野生型シロイヌナズナから単離した葉緑体との間に輸送活性の差が検出できなかった。これらの原因を調査したところ一部の葉緑体関連タンパク質蓄積量が変化していた。本年度は更にタンパク質蓄積量について調査を行ったところ、ショ糖を添加することで葉緑体の光化学系タンパク質の蓄積量が増加し、逆に添加しない場合は減少した。更に、これらの影響が葉緑体数に影響を与えるかを調査するために、細胞の単位面積当たりの葉緑体数を共焦点レーザー顕微鏡で調査した。野生型シロイヌナズナと比較したところ、葉緑体数に大きな変化は見られなかった。そのため、重炭酸イオン輸送体を導入したシロイヌナズナは葉緑体関連タンパク質蓄積量を調整することで、重炭酸イオン輸送体の影響を相殺したと示唆された。

本研究旨在提高C3植物的二氧化碳浓缩效率，提高其光合效率。为此，我们将来自叶绿体祖先蓝藻的钠离子依赖性碳酸氢根离子转运蛋白引入拟南芥叶绿体包膜中。去年，我们利用硅油离心分离的完整叶绿体研究了碳酸氢根离子的转运活性，发现在所使用的条件下，从野生型拟南芥中分离的叶绿体之间没有检测到任何差异。当我们调查这些原因时，我们发现一些叶绿体相关蛋白质的积累发生了变化。今年，我们进一步研究了蛋白质积累量，发现添加蔗糖时，叶绿体中积累的光系统蛋白质量增加，而不添加蔗糖时，叶绿体中积累的光系统蛋白质量减少。此外，为了研究这些效应是否影响叶绿体数量，使用共焦激光显微镜研究了细胞单位面积的叶绿体数量。与野生型拟南芥相比，叶绿体数量没有观察到重大变化。这表明引入碳酸氢根离子转运蛋白的拟南芥植物通过调节叶绿体相关蛋白质积累的量来抵消碳酸氢根离子转运蛋白的影响。