高等植物におけるRubiscoの比活性、およびcarboxylase活性/oxygenase活性比の変異について

抄録

自然界における高等植物のRubiscoの比活性（k_cat）には有意な変異があり、特に寒冷地由来の植物体において高い傾向が報告されている。さらにCO₂とO₂のspecificity（ τ ）は高等植物で最大であり、近年、常緑樹>落葉樹>草本の順に有意な差が認められ、乾燥地や高温地に生育するもので高い傾向が見出された。このように高等植物間においてもRubiscoの性能の変異は大きく、自然界に優れたRubiscoの遺伝子資源が存在することを示唆している。また比活性と τ の間には負の相関があることが報告されており、そのため高性能なRubiscoを見出すには両者を両面から同時に解析する必要がある。本研究ではこの点に着目し、草本、落葉樹、針葉樹、CO₂削減対策の有用植物として重要視されるユーカリ属等13種のk_catと、大気条件下でのcarboxylase活性/oxygenase活性比（v_c/v_o）を調べた。イネとの相対比較で、k_catはタバコ、ギンドロ、ブナ、Eucalyptus maidenii、E. globlusが50～70％高い値を示した。またv_c/v_oにおいてはギンドロ、アオモリトドマツ、ハイマツで15～20％高い値を示すことがわかった。この二つのパラメーターを用いて、各植物種のRubisco酵素タンパク質あたりの大気条件下での正味のcarboxylase活性値 [k_cat(1-0.5v_o/v_c)]を算出、比較したところ多くの樹木がイネよりも優れたRubiscoを有しており、その中でもギンドロは1.7倍の高い値を示すことが明らかとなった。