沈降制限条件下でのイネの光合成のフィードバック抑制にリン酸トリオースの利用が関与しているか？

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J. Exp. Bot..2019 10;70(20):5773-5785. 5528026. doi: 10.1093/jxb/erz318.

沈降制限条件下でのイネの光合成のフィードバック抑制にリン酸トリオースの利用が関与しているか？

Is triose phosphate utilization involved in the feedback inhibition of photosynthesis in rice under conditions of sink limitation?

Denis Fabre
Xinyou Yin
Michael Dingkuhn
Anne Clément-Vidal
Sandrine Roques
Lauriane Rouan
Armelle Soutiras
Delphine Luquet

PMID: 31269202 DOI: 10.1093/jxb/erz318.

抄録

本研究では、イネの光合成パラメータであるトリオースリン酸利用(TPU)の動態に着目し、C ソースシンク不均衡に対するイネの光合成応答の生理的基盤を理解することを目的とした。ここでは、イネ(Oriza sativa L.) indica 栽培品種 IR64 を現在の CO2 濃度で管理された環境下で見出しまで生育させ、その後、2 種類の CO2 処理(400 と 800 μmol mol-1)を、C ソース・シンクを変更するパニクル剪定処理の有無で比較した。また，圧造後2週間の時点で，CO2応答曲線から導かれる光合成パラメータ，旗葉と節間の非構造炭水化物含量を1日3～4回測定した。また，1 日 4 回の測定では，1 粒あたりのスパイクレット数と主幹上の旗葉面積を記録した。パニクル剪定した植物では，昼間以降，特に800μmol mol-1 CO2の条件下で，ネットC同化とTPUの減少が進行した。このTPUの減少は，沈降制限による旗葉へのショ糖蓄積によるものであることが示唆された。以上のことから、イネの光合成の制御にはTPUが関与していることが示唆され、沈下制限の影響を作物モデルで考慮する必要があることが示唆された。

This study aimed to understand the physiological basis of rice photosynthetic response to C source-sink imbalances, focusing on the dynamics of the photosynthetic parameter triose phosphate utilization (TPU). Here, rice (Oriza sativa L.) indica cultivar IR64 were grown in controlled environment chambers under current ambient CO2 concentration until heading, and thereafter two CO2 treatments (400 and 800 μmol mol-1) were compared in the presence and absence of a panicle-pruning treatment modifying the C sink. At 2 weeks after heading, photosynthetic parameters derived from CO2 response curves, and non-structural carbohydrate content of flag leaf and internodes were measured three to four times of day. Spikelet number per panicle and flag leaf area on the main culm were recorded. Net C assimilation and TPU decreased progressively after midday in panicle-pruned plants, especially under 800 μmol mol-1 CO2. This TPU reduction was explained by sucrose accumulation in the flag leaf resulting from the sink limitation. Taking together, our findings suggest that TPU is involved in the regulation of photosynthesis in rice under elevated CO2 conditions, and that sink limitation effects should be considered in crop models.