2021 Fiscal Year Research-status Report
緑藻メソスティグマのユニークな光防御機構の解析―淡水性緑藻から陸上植物へ
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21K06224
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高林 厚史 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (90546417)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 熱放散機構 / PsbS / 緑藻 / Native-PAGE |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PsbS遺伝子は緑藻および陸上植物で保存されている遺伝子であり、陸上植物では光合成の熱放散機構に寄与することが明らかになっている。しかし、緑藻のPsbSの機能は未だ明らかではなく、緑藻では（維管束植物には存在しない）LHCSR遺伝子がその生理的機能を担っている。緑藻から維管束植物への進化の過程で熱放散機構がどのように進化したのか、については未解明である。
本研究では、緑藻のPsbS遺伝子をシロイヌナズナのPsbS欠損株に導入することで、緑藻のPsbS遺伝子がシロイヌナズナのPsbSの機能を相補できるかどうかを調べることとした。今年度は緑藻とシロイヌナズナのPsbS遺伝子を形質転換ベクターに導入し、シロイヌナズナPsbS欠損株への形質転換を進めている。現在、形質転換体の選抜を進めており、各ラインで十分な数の形質転換体が得られつつある。
また、PsbS遺伝子は光化学系IIのLHCIIアンテナに結合すると考えられているため、導入した緑藻のPsbS遺伝子がPSII-LHCII、もしくは、LHCIIアンテナに結合するかどうかを調べる必要がある。そのため、Native-PAGEの改良を進めており、これまでにCN-PAGEのbuffer系を改良することでPSIIからのLHCIIや酸素発生複合体の解離を抑制することが可能になった。形質転換体が得られた後、この系を用いて、導入したPsbSがPSIIやそのLHCアンテナと結合するかどうかを調べる予定である。
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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
遺伝子のクローニング、形質転換ベクターの作製、形質転換植物の作出、とここまで予定通りに進んでいる。また、導入したPsbSタンパク質の蓄積量についても、抗体を用いることで解析可能なことも明らかになった。
また、光化学系をintact formで分離するためのNative-PAGE系の改良に関しても、期待以上の結果が出ており、PsbSと光化学系の結合についても解析可能ではないかと期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
形質転換ラインが確立できれば、それぞれにおいて（導入した）PsbSの発現量を解析し、各（PsbS導入）ラインにおける発現量と熱放散活性（NPQ）の強さを比較することで、緑藻と維管束植物のPsbSの活性を比較する予定である。同時に、PsbSと光化学系の結合についても改良したNative-PAGEで解析していきたい。
また、緑藻と維管束植物のPsbSの配列を比較して、キメラ遺伝子を作成して、シロイヌナズナのPsbS欠損株に導入することで、どの領域の違いがその活性に大きく影響しているのかを調べていきたい。
緑藻におけるPsbS遺伝子やタンパク質の発現誘導についても、RNA seqなどで調べる予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症の影響で、年末から年度末にかけての研究が予想以上に進まなかったため。次年度には、その研究にすぐに取り掛かる予定である。
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