2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
|---|
| Project/Area Number |
16H06555
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
鹿内 利治 京都大学, 理学研究科, 教授 (70273852)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
|
| Keywords | 葉緑体 / 光合成 / チラコイド膜 / プロトン駆動力 / サイクリック電子伝達 / イオンチャネル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナのチラコイド膜局在のH+/K+アンチポーターKEA3を欠損するkea3-1変異株と恒常的に活性が上昇したdpgr変異株にサイクリック電子伝達に異常を示すpgr5及びcrr2変異株（NDH複合体を欠損）をそれぞれ交配し、二重変異体を得た。それぞれの二重変異体と一重変異体、野生株の光合成の誘導を一晩並びに30分の暗所処理後に測定した。pgr5変異株は、NPQの誘導に異常を示すが、この表現型は、一晩暗処理後、kea3-1背景で軽減された。一晩暗処理後、光合成の始動時に、KEA3の機能が重要であることが示唆された。また、同じく一晩暗処理後、crr2 dpgr二重変異体で、光合成始動時にリニア電子伝達の誘導が異常であった。このことから、光合成始動時にNDH複合体が、おそらく逆反応を介して電子シンクとしてはたらく仮説を立てた。
シロイヌナズナ野生株、pgr5変異株、crr2変異株から破壊葉緑体を単離し、リニア電子伝達とサイクリック電子伝達によりプロトン駆動力形成をECSで解析した。またATP合成速度をATPを定量することで求めた。変異株のリニア電子伝達は、概ね野生株と変わらなかった。一方で、pgr5変異株は、サイクリック電子伝達によるプロトン駆動力形成とATP合成速度に、野生株と比較して顕著な低下が見られた。また、野生株にアンチマイシンAを処理したところ、pgr5様の表現型を確認した。予想外なことに、アンチマイシンAは、pgr5変異株のATP合成も阻害した。
C4植物のフラベリアを用いて、KEA3を細胞特異的にノックダウンするコンストラクを作成し、形質転換を行った。一方、dpgr型のKEA3を細胞特異的に発現するコンストラクトをフラベリアに導入した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ計画通りに進んでいる。KEA３を中心とした研究では、NDH複合体の想定していなかった生理機能が見えてきた。プロトン駆動力は、多くの装置により厳密に制御されており、多重変異体の背景で、その生理機能がはじめて見えてくる場合がある。新規変異体の探索は、理研との共同研究により当初計画より大規模にかつ効率よく行えることになった。次年度より、スクリーニングを開始する予定である。サイクリック電子伝達によるプロトン駆動力、ATP合成への貢献の評価では、単離したチラコイド膜の無傷性を確認する必要が生じた。この問題は次年度以降に取り組む。
|
| Strategy for Future Research Activity |
理研から送られてきた変異株プールを用いて、スクリーニングを行うことで、ネットワークに関連する新規遺伝子を探索する。すでに得られている変異株に加えて、遺伝学によるネットワークの総括的な理解を目指す。C4植物フラベリアでのKEA3に機能の理解を、得られる形質転換体を用いて進める。
|
