Relaxation of limitation to photosynthesis by an electrochemical technique

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15122
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: Shimakawa Ginga 関西学院大学, 生命環境学部, 助教 (60853885)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光合成

Outline of Final Research Achievements

During the term of the research, we clarified that the oxidative pentose phosphate pathway (OPPP) in cyanobacteria affects the magnitude of cellular currents through plastoquinone reduction, and worked to quantify its physiological activity. It was found to be about 40%. In addition, while I was partly involved in research that clarified the effect of the extracellular membrane on extracellular electron transfer in cyanobacteria, we presumed that the exfoliation of the extracellular membrane could work effectively in this project as well. At the end of this year, I wrote a review article on cyanobacterial electron transfer reactions, including photosynthesis and respiratory electron transfer, and reconsidered the important findings in aiming to lift the limiter of photosynthesis.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光合成電子伝達を抑制するリミッターとして、これまで関連分野における多くの研究ではチラコイド膜内外におけるプロトン勾配依存的な制御メカニズム (PREG) が注目されてきたが、還元により誘導される抑制（RISE）の生理機能や分子メカニズムについては未だ不明な点が多く、本研究で得られた知見は従来の視点とは異なる新たなコンセプトで光合成制御を操作する発想へと繋がるものである。
光合成の改変を目的とした研究には、主として遺伝子操作を用いることで光合成能力や環境ストレス耐性の向上を目指したものが多い。本研究で行った野生株ベースでの電気化学的なリミッター解除による光合成の促進は新奇アプローチといえる。