著者

河野 卓成 メヒロートラ サンディア 横田 明穂 蘆田 弘樹

出版者

日本植物生理学会

雑誌

日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集

巻号頁・発行日

vol.2011, pp.160, 2011

---

生物進化においてカルビンサイクルはラン藻で完成したと考えられてきた。カルビンサイクルでは11酵素が働いているが、RuBisCO、phosphoribulokinase (PRK)はこの回路特異的酵素である。原始ラン藻<I>Gloeobacter violaceus</I>は、典型的なラン藻PRK遺伝子<I>prk1</I>に加え、2つのPRKホモログ遺伝子<I>prk2</I>と<I>3</I>を有している。大腸菌リコンビナントタンパク質を用いた解析の結果、PRK1は200 &mu;mol/min/mg (<I>K</I>m<SUB>(Ru5P)</SUB> = 0.28 mM)、PRK3は23.5 &mu;mol/min/mg (<I>K</I>m<SUB>(Ru5P)</SUB> = 5 mM)のPRK活性を示したが、PRK2は全く活性を示さなかった。系統樹においてPRK3は<I>Methanospirillum hungatei</I>などのメタン産生古細菌PRKホモログと共にPRK1と独立したクレードを形成した。解析の結果、<I>M. hungatei</I> PRKは29.3 &mu;mol/min/mg (<I>K</I>m<SUB>(Ru5P)</SUB> = 0.21 mM)のPRK活性を示したことから、古細菌型PRKの存在が明らかになった。これまで古細菌においてカルビンサイクルの存在は報告されていないが、本研究結果と<I>M. hungatei</I>がRuBisCOホモログを有することから、この古細菌で原始的なカルビンサイクルが機能していると予想された。

著者

明石 欣也 横田 明穂

出版者

日本植物生理学会

雑誌

日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集 日本植物生理学会2003年度年会および第43回シンポジウム講演要旨集

巻号頁・発行日

pp.S4, 2003-03-27 (Released:2004-02-24)

---

乾燥ストレスは、植物の生産性を律速する主要な環境要因の一つである。一方、自然界には乾燥ストレスに極度に強い野生植物が存在し、多様な適応戦略でストレスに対処していることが知られている。それらの耐性を担う分子生理機構を解析するに当たり、我々はアフリカ・ボツアナ共和国のカラハリ砂漠に自生する野生スイカに注目している。この植物は、乾燥条件下において水分をほとんど失わずに生存する能力を持ち、また強光傷害の回避機構に優れているが、興味深いことに一般に乾燥に弱いとされるC3型の光合成代謝を営む。この野生スイカはストレス下において極めて特殊なアミノ酸代謝制御を行い、葉内にアルギニン生合成経路の中間体である新規適合溶質シトルリンを約300 mMまで高蓄積する。このシトルリンは、反応性の高い活性酸素種であるヒドロキシル・ラジカルを消去する能力に驚異的に優れている。また野生スイカにおいては、乾燥ストレスに際して他の一般植物とは異なるシグナル情報伝達が行われ、DRIP-1、メタロチオネイン、シトクロムb-561などの新規タンパク質を誘導する。これらのタンパク質のいくつかは、野生スイカにユニークなストレス耐性機構に寄与していることが示唆される。野生スイカを用いた研究は、植物の乾燥応答を理解するにあたり、モデル植物の研究では得ることのできない有用な知見を提供しており、その応用を図る上でも興味深い。