2022 Fiscal Year Annual Research Report
光合成における遠赤色光の役割：光化学系Iの駆動を介した新しい光合成調節機構
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21K15118
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
河野 優 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (40838265)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光合成 / 遠赤色光 / 変動光 / プロトン駆動力 / 陸上植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請研究では、「光合成を直接は駆動しない700 - 750 nmの遠赤色光が光化学系Iを駆動することで、強光と弱光を繰り返す変動光から光化学系Iを保護するだけでなく、プロトン駆動力を調節し光合成を促進する」という仮説を検証した。強光→弱光シフトにより、光合成速度は急激に低下するが、光合成励起光に加え遠赤色補光があると、ない場合にくらべて光合成速度が高くなった。このメカニズムには、光合成チラコイド膜に局在しK+ / H+交換体として提唱されているKEA3が関与していることを明らかにした。遠赤色光があることで、KEA3を介したチラコイド膜ストロマ側へのH+排出によりプロトン濃度勾配を小さくし、光化学系保護機構である熱散逸系の駆動解除を速めたことが光合成増大につながった。KEA3は、弱光シフト後の120秒間の光合成増大に寄与した。一方で、強光→弱光シフトの120秒以降には、光化学系IIの光捕集アンテナのリン酸化酵素STN7が関与していた。
今後は、遠赤色光によるイオン輸送体KEA3活性化機構の解明に取り組む。KEA3は色素を持たないため、光を吸収することはできない。光合成励起光は当然に光化学系Iを励起できるが、遠赤色光が共存するときにのみKEA3の活性が大きくなる。現在、変異体や色々な阻害剤、イオノフォアを使った実験から、遠赤色光はK+やCl-を協調的に動かして、膜内外の膜電位やプロトン勾配、ひいてはプロトン駆動力を調節している可能性がみえてきた。
これまでの光合成研究では、遠赤色光の存在はほとんど無視されてきた。申請者は「遠赤色光による光合成機能の調節学」を推進してきた。本申請研究の成果により「光合成駆動光の再考」という光合成基礎研究における極めて重要なテーマを提示できた。
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[Journal Article] Green Tea Catechins, Catechin Gallate, and Gallocatechin Gallate are Potent Inhibitors of ABA-Induced Stomatal Closure.2022
Author(s)
4.Kanane Sato, Shunya Saito, Kohsuke Endo, Masaru Kono, Taishin Kakei, Haruka Taketa, Megumi Kato, Shin Hamamoto, Matteo Grenzi, Alex Costa, Shintaro Munemasa, Yoshiyuki Murata, Yasuhiro Ishimaru, Nobuyuki Uozumi
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Journal Title
Advanced Science
Volume: 9
Pages: 1-15
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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