トダシバの様々な緑色組織における光合成細胞の分化とC₃,C₄酵素の発現

抄録

　イネ科のC₄植物トダシバの葉身では、葉肉細胞（MC）と、通常のクランツ細胞である維管束鞘細胞(BSC)に加えて、葉肉組織の中に孤立したクランツ細胞としてdistinctive cell(DC)と呼ばれる光合成細胞が存在する。本研究では葉身以外の緑色組織にもDCが分化しているのか、またそれらの組織でC₃,C₄酵素がどのように発現しているのかを検討した。
　葉鞘、稈、小穂軸の緑色組織でも葉身のように3種の光合成細胞が分化しており、DCの形態は1細胞のみが孤立したものから、複数のDCが集合したものまで多様であった。成熟したこれらの組織ではPEPCはMCの細胞質に、RubiscoはBSCとDCの葉緑体に、PPDKは主にMCの葉緑体に蓄積していた。しかし葉身に比べこれらの組織では各酵素の蓄積量が低かった。葉鞘、小穂軸ではBSCまたはDCから2層以上離れたMCが存在していたが、MC各層での光合成酵素の蓄積や葉緑体の構造には差がなかった。一方、直接光を受けない発達中の葉鞘の基部では、BSCだけでなくMCにもRubiscoが蓄積しており、MCのRubiscoは葉鞘の上部に向かうとともに減少し、反対にMCにおけるC₄酵素の蓄積が起こり始めた。以上から、発達中の若い葉鞘組織はC₃的な酵素発現パターンを示し、分化初期からRubiscoがBSCとDCに特異的に発現する葉身の場合と異なることが明らかになった。