2014 Fiscal Year Annual Research Report
陸上植物光合成系の変動光も含む生育光環境への馴化：光阻害とその修復過程に注目して
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26291055
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
寺島 一郎 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40211388)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 環境応答 / 光合成 / 光阻害 / 光化学系I循環的電子伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強光と弱光を2分おきに照射し、光化学系IIの蛍光と光化学系I反応中心の酸化還元レベルとを連続測定した。240 micro mol m-2 s-1というおだやかな強光と30 micro mol m-2 s-1とを組み合わせた場合でも、光化学系Iの循環的電子伝達に支障のあるpgr5変異体では30分の照射で光化学系Iの光阻害が起こった。この時、光化学系Iの受容体側が還元されていることも明らかになった。このような条件で2時間の照射を行うと、野生型でも光化学系Iの阻害が見られた。強光時の光強度を強くしても光化学系I阻害の度合に大きな変化はなかったので、強光時の光の強さよりも、弱光時にいかにシステムをrelaxさせるのかが重要であると考察した。一方で、PGR5の過剰発現体では光化学系Iの光阻害が全く見られなかったので、PGR5には、変動光環境の光阻害を抑えるはたらきがある。
葉緑体のタンパク質合成阻害剤であるリンコマイシン存在下では、光化学系IIの修復が行われない。これを利用して光化学系II阻害の速度定数を求め、リンコマイシン非存在下で修復の速度定数を求めることができる。室内で連続光で栽培したキュウリと、野外の光環境下で栽培したキュウリ、その他、野外で生育している草本植物数種を材料として、春から晩秋にかけて25℃で、光阻害と修復の速度定数と、さまざまな蛍光のパラメータを測定した。野外で生育する植物は、過剰なエネルギーを熱として散逸する能力が大きいことが明らかになった。このために光阻害の速度定数も小さくなっている。一方、修復の速度定数は生育時の光強度と温度に強く影響されていた。
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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
栽培変動光への馴化に関しては、交付申請書の計画よりも遅れている点があるが、光化学系Iの光阻害に関する研究、野外に生育する植物を用いた研究は申請書の計画よりはるかに進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1）光阻害と修復のコスト
阻害速度定数や修復速度定数の違いはどのコンポーネントに依存するのかを明らかにする。酸素発生系の挙動については、系II粒子（BBY粒子）を調製し、反応中心あたりのMn量の定量を行うとともに、水分解系をバイパスして反応中心に電子供与を行うDPC存在下で光化学系IIの電子伝達活性を測定する。Ca2+やCl－の添加効果を検討する。
2）変動光環境への光合成系の馴化
変動光下では、光化学系Iの下流の電子受容側が還元されて光化学系Iの電子伝達を律速することが分かっている。この律速段階がどこにあるのかを、各種変異体の挙動を比較することで特定する。また、変動光環境への馴化の研究を進め、変動光に強くなる分子メカニズムを解析する。コンポーネントの発現は電子伝達系のレドックス制御を受けるという作業仮説で研究を推進する。レドックスレベルとコンポーネントの量の関係が、レドックス制御の変異体ではどのように変化するのか調べ、手がかりとする。
光化学系Iの光阻害が変動光下で起こる普遍性のある現象であることが明らかになったので、変動環境における光阻害メカニズムについてとくにPGR5の役割に注目して精査する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた備品の購入には予算が不足したため、本補助金による備品の購入を断念した。26年度のポスドクや博士課程の学生の研究によって、丁寧な測定を繰り返すことが肝要であることが明らかになったため、27年度に繰り越し、研究補助者の人権費に充てることとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
丁寧な測定の繰返しが必要な局面では、研究補助を雇用して測定を遂行する。
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