熱帯および温帯の湿潤森林樹種における光合成の強い熱適応：変化したRubisco含量の重要性

光飽和純光合成（An）の温度（T）に対する適応の程度およびその基礎にあるメカニズムの理解は限られています。これは、現在および将来の高温下での植物機能に対する熱適応の重要性を考えると重要な知識のギャップです。これを踏まえて、我々は10種の湿潤森林樹種における温度依存的な光合成能力の変化を分析しモデル化しました：温帯森林から6種、熱帯森林から4種を選びました。温帯種および熱帯種はそれぞれ3つの昼間成長温度（Tgrowth）に適応されました：温帯は15、20、25°C；熱帯は25、30、35°Cです。AnのCO2応答曲線を使用して、各処理のTgrowthおよび共通の測定温度（25°C）におけるRuBP（リブロース-1,5-ビスリン酸）カルボキシル化（Vcmax）および電子輸送（Jmax）の最大速度をモデル化しました。SDS-PAGEゲルを使用してCO2固定酵素Rubiscoの量を測定しました。葉のクロロフィル、窒素（N）、および葉面積あたりの質量（LMA）も測定されました。すべての種およびTgrowthにおいて、現在の大気中のCO2部分圧におけるAnはRubiscoに制限されていました。全種において、LMAはTgrowthの増加と共に減少しました。同様に、測定温度25°Cにおける面積ベースのVcmaxの率（Vcmax25）はTgrowthの増加と共に線形に減少し、単位葉面積あたりの総葉タンパク質および葉のN中のRubiscoの割合が減少することに関連していました。Rubiscoの減少はVcmaxおよびAnを制約し、高いTgrowthで発達した葉の光合成の予測が不正確になる結果となりました。現在広く使用されているモデルでは、湿潤森林樹種の光合成における熱適応反応の基盤であるRubiscoの豊富さのTgrowth調整による変化を考慮していません。新しいモデルが提案されており、これはAnに対するVcmax25のTgrowth調整による減少の影響を考慮し、Vcmax25のT感受性を考慮しない現在の光合成熱適応モデルを補完します。