2018 Fiscal Year Research-status Report
クロロフィル結合モチーフをもつ低温誘導型チラコイド膜タンパク質LILの機能解析
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17K07431
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田中 亮一 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (20311516)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
寒冷圏の多くの植物は低温下(凍結をしない程度の気温)で光障害を受けずに光合成をすることができる。寒冷圏の植物は光障害を回避するために、吸収した光エネルギーを熱として放散する複数のメカニズムをもつと考えられる。本研究では低温下で誘導されるLILに焦点をあて、LIL複合体の分離精製と解析およびLIL欠損植物の光合成やエネルギー移動の解析をとおして、植物の低温下での光合成維持機能の一端を明らかにする事を目指す。
本年度は、１年目より進めていたイチイのLILに関する研究を中心に解析した。週に一度、イチイの樹の南側と北側の葉でそれぞれ光化学系IIの量子収率を測定し、光量、気温と量子収率の変化を比較した。また、月に一度、光合成色素の量を測定した。その結果、夏季には、光化学系IIの量子収率が光量に応じて変化すること、カロテノイドのうち、zeaxanthinの量が光量に応じて増えることがわかった。一方、秋から冬にかけて、気温の低下と相関して、光化学系IIの量子収率が低下していくことがわかった。また、とくに冬季には光量にかかわらず、光化学系IIの量子収率は常に低下した状態であった。zeaxanthinの量も冬季は、光量にかかわらず常に高い状態であった。冬季は、特に樹の南側の葉でクロロフィルbの含量の低下とキサントフィル含量の増加が観察された。草本においては、クロロフィルbもキサントフィルもLHCタンパク質と同時に増減すると思われるが、イチイにおいては、これらの色素の増減は相関していなかった。これらの結果から、イチイではLIL1タンパク質が冬季に蓄積するため、これらの色素の増減パターンが異なるのではないかと考えている。さらに、イチイのRNA-seq解析を進めており、予備的な結果であるが、複数の種類のLIL1が冬季に発現していることが明らかになってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年の９月に北海道で大規模な停電があり、光合成色素やRNAの解析に用いるため、凍結していたサンプルのかなりの部分が融解してしまった。いくつかのサンプルは停電の中でも、液体窒素の容器に移動することによって、溶解を防ぐことができたが、解けた可能性があるサンプルについては、予備的な実験によって、確認作業をおこなっていたために、全体の実験が遅れてしまった。
また、光化学系IIの量子収率の測定に用いていた測定装置MultispeQについてもファームウエアの不具合によって調子が悪く、測定に問題が生じた。
また、「実績」に記載したとおり、光合成色素の変動に関して、予想外の結果が得られたため、確認のため、繰り返しの測定をおこない、予想以上の時間がかかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
LIL1については、複数の分子種が明らかになってきたため、引き続きRNA-seqの解析から、それぞれのアミノ酸配列を明らかにするという作業を進めていく。また、さらに、予備的な実験において、どの分子種の発現量が多いのか、という点もわかってきているので、今年度はさらにRNA-seq解析を進め、今後、集中的に解析すべき種を決める予定である。その後、このLIL1にタグを導入し、シロイヌナズナに導入する予定である。この導入株の形質を解析することによって、イチイのLIL1の機能を解析する予定である。また、タグを利用して、LIL1複合体を精製することによって、イチイLIL1と相互作用するタンパク質や、LIL1が結合している光合成色素を明らかにする。さらに、イチイのLIL1の代表的な分子種において、機能面や色素結合能に差があるのかどうかを検討する。
また、これらの分子種において、発現パターンに差があるのかどうかも、RNA-seqによって検討する。
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| Causes of Carryover |
昨年の９月に北海道で大規模な停電があり、光合成色素やRNAの解析に用いるため、凍結していたサンプルのかなりの部分が融解してしまった。いくつかのサンプルは停電の中でも、液体窒素の容器に移動することによって、溶解を防ぐことができたが、解けた可能性があるサンプルについては、予備的な実験によって、確認作業をおこなっていたために、全体の実験が遅れてしまった。
RNA分析や光合成色素の分析に用いるサンプルは今年度中に一部、採取し直したが、季節的に採取できなかった分に関しては、今年度採取し、今年度解析する予定である。
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