クロロフィルa/クロロフィルb比調節におけるクロロフィルaオキシゲナーゼ(CAO)の役割

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10440239
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田中 歩 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10197402)
• Keywords: CAO / 光合成 / クロロフィル / 光エネルギー / 葉緑体

Research Abstract

クロロフィルbは光化学系集光装置の周辺部分を構成する色素である。そのためクロロフィルa/クロロフィルb比は光合成系の集光装置の大きさを決定する重要な要因である。クロロフィルa/クロロフィルb比が高いと集光装置の小さい光化学系が、低いと大きな集光装置を持った光化学系ができる。このように植物がある決められたクロロフィルa/クロロフィルb比を持ったり、光環境に応答しクロロフィルa/クロロフィルb比を動的に制御することは効率的な光合成をおこなうためだけでなく、過剰な光エネルギーによる光障害を回避するためにも重要な仕組みである。
我々が単離したCAOは二段階の酸素添加反応を触媒し,クロロフィルaをクロロフィルbに転換する酵素であり、クロロフィルb合成を単独で調節していると考えられる。そこで、シロイヌナズナの野生型、及びクロロフィルb欠損株に、35Sプロモーター制御のCAOを導入した。導入した株を様々な光条件下で育て、クロロフィルbの蓄積を調べた。その結果、CAOの発現が誘導されている株ではクロロフィルbの合成が高まり、野生型より低いクロロフィルa/クロロフィルb比が得られた。
単細胞ドナリエラは光照度に敏感に応答し、クロロフィルa/クロロフィルb比を変化させることが知られている。そこで、様々な光条件下でCAOの発現を調べたところ、高照度から低照度に移すとCAOの発現がすばやく誘導され、逆に低照度から高照度に移すと、蓄積していたCAOがすばやく分解されることが示された。
これらの結果は、CAOの発現がクロロフィルa/クロロフィルb比を調節していることを示している。

Research Products

• [Publications] R.Tanaka: "Overexpression of chicrophyllidea oxygenase (CAO) enlarges the antenna size of photosystem II in Arabidopsis thaliana"The Plant J. in press. (2001)
• [Publications] S.Satoh: "Chlorophyll b expressed in Cyanobacteria functions as light-harvesting antenna in photosystem II through flexibility of the putain"J.Biol.Clem.. 276. 4293-4297 (2001)
• [Publications] U.Oster: "How chlorophyll b is made : cloning and functinal expression of the gene encoding the key enzyme for chlorophyll b biosynthesis (CAO) from Arabidopsis theliana."The Plant J.. 21. 305-310 (2001)
• [Publications] EW.Juersen: "Photosynthetic apparatus organization and function in the wild type and a chlorophyll b less mutant of chlamydomonas reinhardtii."Planta. 211. 335-344 (2000)