Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
光合成は光エネルギーと二酸化炭素から酸素と炭水化物も生成し、我々の生活に必須の生命現象である。この光合成の原動力となるのが葉緑体にあるチラコイド膜を介したプロトン駆動力である。本研究では、プロトン駆動力形成に関わる光合成タンパク質を改変することで、プロトン駆動力形成制御メカニズムについて明らかにする。また解明したプロトン駆動力形成メカニズムをもとに、光合成の機能増加が見込まれる植物の作出を目指す。
光合成リニア電子伝達は、水の分解に伴い生じた電子がチラコイド膜複合体を伝達されてNADPHを生成する。この電子伝達に伴い形成されるチラコイド膜を介したプロトン濃度勾配は、光合成の光環境順化と密接に関わっている。プロトン濃度勾配で誘導される光環境順化の一つに、Nonphotochemical quenching (NPQ) がある。NPQは、過剰な光エネルギーを熱として放散する機構で、強光下での光合成生物の生育に非常に重要である。一方、弱光下ではNPQはエネルギーのロスとなるため、光合成収率の低下や生育阻害につながる。そのため、自然環境下では、光環境に応じたNPQレベルの調節が、光合成活性の最適化および植物のバイオマス増加に直結する。陸上植物のNPQ駆動には、チラコイド膜タンパク質のPSBSが必須であり、PSBSの発現レベルに応じてNPQレベルが変化することが知られている。本研究では、異なるNPQレベルが光合成最適化に及ぼす影響を調べることおよび、NPQ最適化植物の作出を目的とし、PSBSプロモーター解析を行い、PSBSプロモーター改変植物における光合成活性の評価を行っている。これまでに、 PSBS遺伝子コード領域から1.5 kbの上流域には正のプロモーター活性があることが明らかになった。短縮プロモーター領域を持つ植物はPSBSタンパク質の過剰発現を示し、NPQレベルが上昇した。また、3 kb上流域には負のプロモーター活性があることが示唆されたため、現在、正および負のシス制御因子の絞り込みために解析を続行中である。また、PSBSが強光順化へ果たす役割を明らかにするために、プロモーター解析で得られた異なるPSBSタンパク質レベルを示す植物を用い、強光耐性の評価に取り組んでいる。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 2 results, Open Access: 2 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)
Plant and Cell Physiology
Volume: - Issue: 4 Pages: 1-10
10.1093/pcp/pcab023
Nature Communications
Volume: 12 Issue: 1 Pages: 679-688
10.1038/s41467-021-20967-1
