2019 Fiscal Year Annual Research Report
Genetic analysis of regulatory network of proton motive force
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
16H06555
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鹿内 利治 京都大学, 理学研究科, 教授 (70273852)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 光合成 / 葉緑体 / プロトン駆動力 / チラコイド膜 / 電子伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナcrr2-1、kea3-1変異株とその二重変異株の解析から、NDH複合体とH+/K+アンチポーターKEA3が、一晩暗処理後の効率的な光合成の始動において協調的に働くことを明らかにした。光照射後一分以内は、NDH複合体は、サイクリック電子伝達を触媒することで、電子伝達を効率的に始動させる。また、1～5分の間、一過的に誘導されたNPQが解消するが、この際、NDH複合体はKEA3と協調して、迅速なΔpHの解除に働くことを明らかにした。この過程では、NDH複合体の逆反応を想定している。また、ガス交換を測定し、光合成の立ち上がりが遅れることを明らかにした。NDH複合体は、KEA3とともに、電子伝達制御に可塑性を付与する未知の生理機能をもつことを明らかにした。
シロイヌナズナpgr8変異株では、CO2フリー、低酸素のもとで、高いクロロフィル蛍光を発する表現型に基づき単離された。PGR8遺伝子は、機能未知のチラコイド膜タンパク質をコードし、その欠損は、シトクロムb6f複合体（特にPetL）の蓄積異常をもたらした。pgr8の表現型は、シトクロムb6f複合体のRieskeサブユニットにアミノ酸置換をもつpgr1変異株の表現型を亢進するが、petL、petGの発現が異常なpgr3-2変異株の表現型には、影響を与えなかった。PGR8は、PetL/PetGの蓄積に関わるアセンブリ因子であるという作業仮説のもと、仮設の証明を目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
サイクリック電子伝達とKEA3の協調的な機能を明らかにし、論文投稿までこぎつけた。新規変異株の解析も、最終段階に来ており、pgr8以外にも、二つの新規変異株について重要な知見を蓄積している。想定された進捗状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
C4フラベリアでのKEA3の機能解析を継続し、PGR8に関しては、生化学データを取得し、論文に研究をまとめる。一方、領域研究の最終目標とした、光合成の再最適化のデモンストレーションとして、野生型KEA3を高蓄積させ、シトク
ロムb6f複合体のブレーキを軽減した植物にFlv依存の安全弁を導入した植物をすでに準備している。
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