A Method to quantitate photosynthetic rate constant 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技術を用いた葉内光合成速度の定量解析

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

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

植物の光合成機能の環境応答を生体組織・器官レベルで解明することは、農学的に重要であるだけでなく、植物生理学における栄養素収支の理解のためにも重要である。これまでに、Positron Emitting Tracer Imaging System(PETIS)を用いた炭素動態の可視化に成功しており、光合成産物の輸送・分配の詳細かつ定量的な解析が可能にした。本研究ではさらに輸送元である葉に注目し、葉におけるCの動態を解析することで、光合成における主要プロセスである二酸化炭素固定及び光合成産物送り出しについてそれぞれ速度及び送り出し率の定量を行う。供試植物葉にC標識二酸化炭素を供給し、光合成の各プロセスにおける炭素動態を撮像、さらに構築した生理モデルに基づき動態解析を行った。モデルの構築には2コンパートメントモデルを適用し、同一個体を用いて光強度環境を変化させ計4回の繰り返し実験を行った。本解析法によって各光環境下における二酸化炭素固定速度及び光合成産物送り出し率が定量できることを明らかにし、光環境に対して固定速度は単調に増加するが、光合成産物の送り出しには影響が少ないことがわかった。二酸化炭素固定速度からは葉内組織のガス拡散抵抗を、光合成産物送り出し率からは栄養素生産機能を議論した。

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