イネ幼植物の硝酸吸収に関するミハエリス=メンテン定数の変異 Variation in Michaelis-Menten Kinetic Parameters for Nitrate Uptake by the Young Seedlings in Rice (Oryza sativa L.)

植物の根における硝酸吸収は初期濃度と吸収速度との関係を表わすミハエリス=メンテンの酵素反応式で解析できる.この事実は硝酸吸収が細胞膜のキャリア-タンパク質を介して行われていることの証拠のひとつとされている.本研究はミハエリス=メンテン式の2つの定数Km(ミハエリス定数でキャリアーの親和度を表す)とVmax(最大吸収速度)がキャリアーをコードする遺伝子の特性を反映しているとの仮説に基づき,イネの硝酸吸収に関する2定数の変異を調査したものである.日本型イネ8品種,インド型イネ8品種および硝酸代謝関連突然変異体4系統を供試した.播種時より脱イオン水で栽培した幼植物を28℃の条件で10〜1.000μMの硝酸カリウム溶液中に置き,2時問後に溶液中の硝酸濃度をイオンクロマトグラフで測定した.溶液巾の硝酸濃度の減少より吸収量を求めた.硝酸吸収を誘導するため植物体を測定開始24時間前より100μM硝酸カリウム溶液中に置いた、なおいずれの硝酸カリウム溶液も400μMの硫酸カルシウムを含んだものである.

Nitrate uptake ability from low-concentration nitrate solution was evaluated based on Michaelis-Menten kinetics in rice. In 16 cultivars, including eight japonica and eight indica, apparent Km (Michaelis constant) and apparent Vmax (maximum uptake rate) ranged from 75.7 to 130.3 μM and from 4.30 to 7.17 μmol/g fresh weight/h, respectively. There was no difference in both apparent Km and apparent Vmax between japonica and indica, suggesting that there was no intraspecific difference in the gene encoding nitrate uptake carrier. However, small differences in both apparent Km and apparent Vmax were found within each subspecies. Of four mutants related to nitrate assimilation, M605, a chlorate hypersensitive mutant, showed remarkably higher apparent Km than the original cultivar, Norin 8. This fact suggests that the nitrate uptake carrier can be altered by mutation.