Regulation of light-harvesting systems in photosystem II supercomplexes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15129
• 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: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: Kim Eunchul 基礎生物学研究所, 環境光生物学研究部門, 助教 (30836359)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光合成 / 集光 / 光防御 / 光化学系II / 光化学系I / 光化学系メガ複合体 / メガ複合体 / 配列形態

Outline of Final Research Achievements

Photosystem I (PSI) and Photosystem II (PSII) in green plants form light-harvesting complexes and megacomplexes (PSI-PSII and PSII-PSII) to regulate light-harvesting properties. This study revealed that factors such as pH, PsbS, temperature, and light influence the arrangement of the photosynthetic system and the formation of megacomplexes. Furthermore, it was found that different plant species exhibit variations. A. thaliana forms both megacomplexes, while Spinach prefers the formation of PSII-PSII megacomplexes, and C. reinhardtii does not form stable megacomplexes. Additionally, it was evident that the PSI-PSII megacomplex derived from O. sativa exhibits stable and slower spillover compared to A. thaliana. This research elucidates the regulation factors and diversity of green plant photosynthetic megacomplexes.

Free Research Field

植物物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光合成は地球上の生態系の保全に重要な役割を果たし、再生可能エネルギーの源としても注目されている。この研究により、光化学系における配列形態やメガ複合体の形成に影響を与える因子が明らかになり、緑色植物の光合成制御メカニズムを理解する上で重要である。さらに、異なる植物種が独自の光捕集機構を持っていることが示唆され、植物の進化と適応に関する理解を深めることができる。また、この研究の成果は光合成メカニズムの理解を深め、より効率的な再生可能エネルギーの開発に貢献することが期待される。このように、本研究の成果は基礎科学の進歩だけでなく、環境保全やエネルギー技術の発展にも重要な貢献をする研究成果である。