2019 Fiscal Year Annual Research Report
反射分光を利用した新規光合成測定パラメータの構築とそれを利用した変異体の選抜
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18J40098
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上妻 馨梨 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 光合成 / 分光反射 / 熱放散 / 光化学系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、531nmと570nmの分光反射から算出されるPRI (Photochemical Reflectance Index)に注目することで、光合成応答の可視化を試みている。植物が光合成の代謝反応を上回る光エネルギーを受けた場合、使われない光エネルギーを熱へと変換する熱放散が誘導されるが、このメカニズムには光合成色素であるキサントフィルの構成比の変化（キサントフィルサイクル）が関与する。キサントフィルサイクルはチラコイド膜ルーメンのプロトン蓄積による酸性化によって誘導されることから、ルーメン環境をPRIでモニターできると期待した。本年度はPRIがルーメン環境を反映するパラメータであることをクロロフィル蛍光解析から評価するため、葉の分光反射とクロロフィル蛍光を同じ光源下で同時測定する手法を発表した。
チラコイドルーメンのプロトンの流出入の制御は植物が光合成を行う上で重要なメカニズムであるが、ルーメン環境変化のin vivo測定は確立されていない。昨年までの検証で、PRIがチラコイドルーメンのプロトン濃度変化を反映するパラメータでありイメージング可能であることが確認できたことから、本研究課題の主要目的である、光合成の分子メカニズム解明を目的とした新規分子獲得のためのスクリーニングシステムの開発に着手した。まず、はじめに人工気象器内にハイパースペクトルカメラを設置し、多数のシロイヌナズナの変異体を一括解析するイメージングシステムの構築を試みた。光源やカメラレンズの検討、獲得した画像の処理方法の確立を行った。同時に、チラコイド膜ルーメンのプロトンが高蓄積する既存の変異体や、逆にプロトンが流出しやすい変異体を用いてPRIの検出範囲の検討と確認を行った。
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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
本研究では、反射分光シグナルを用いて植物の環境応答を可視化する技術の開発と、それを用いた応答メカニズムの解明を目指している。昨年度、野外での植物の環境応答のイメージングに成功したのに引き続き、今年度はハイパースペクトルカメラを人工気象器の中に作製し、シロイヌナズナのスクリーニングに特化したイメージングシステムを構築した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、光合成分子メカニズムの解明を目指して、プロトン濃度調整に関与する新規遺伝子の単離を行う。葉緑体チラコイド膜を介した電気的なポテンシャルは光エネルギーが発生する昼間だけではなく夜間にも形成することが示唆されている。しかしながら、既存の測定法ではダークにおける膜電位を測定する手法がないことから、その存在を含めて不明な点が多い。これらのメカニズムに関与する分子の獲得を目指す。スクリーニングにはシロイヌナズナの核にコードされている葉緑体移行シグナルを持つ遺伝子を破壊した系統のT-DNAライブラリーを活用することで、ターゲットを葉緑体に絞り、T-DANタグを使って遺伝子同定をより簡便に、素早く行う。
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Research Products
(5 results)
