A Method to quantitate rate constant of photoassimilation within leaf using Carbon-11-labeled Carbon dioxide and positron emitting tracer imaging system

C標識二酸化炭素とポジトロンイメージング装置を用いた植物葉の炭素同化速度の定量法

河地 有木; 石井 里美; 阪本 浩一; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 石岡 典子; 松橋 信平

Kawachi, Naoki; Ishii, Satomi; Sakamoto, Koichi; Fujimaki, Shu; Suzui, Nobuo; Ishioka, Noriko; Matsuhashi, Shimpei

C標識二酸化炭素(CO)を植物葉に投与してPositoron Emitting Tracer Imaging System(PETIS)で撮像することで光合成を可視化することができ、さらにCの動態を詳細に解析することで葉の光合成機能を定量的に求めることができる。実際にCOガス供給実験をアサの葉で行い、光強度に対する光合成機能の応答を解析した。光合成におけるCの動態の解析にはコンパートメントモデル解析法を用いて、二酸化炭素固定速度と光合成産物の輸送率の定量を行った。結果、光強度に応答する光合成速度とこれまで測定することができなかった光合成産物の輸送率の定量に成功した。

Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS) and Caron-11-labeled carbon dioxide (CO) could image photosynthesis in plant leaf, and C kinetics made it possible to estimate physiological function parameter in photosynthesis. With an exposure CO-gas to a leaf, together with air containing an ambient concentration of non-radioactive carrier CO gas, PETIS experiments were performed with four light conditions on a single leaf. In order to estimate the rate constant of photosynthesis parameters, time activity curves of CO gas input and leaf response were fitted to an appropriate compartmental tracer kinetic model, which applies of influx and efflux for photoassimilation and photosynthate delivery rate constants respectively. These results of photosynthesis parameters are consistent under light conditions.