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2020 Fiscal Year Annual Research Report

落葉樹林下の常緑草本のストレス環境下での光合成電子伝達系の維持システムの解析

Publicly Offered Research

Project AreaNew Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system
Project/Area Number 19H04732
Research InstitutionTokyo University of Pharmacy and Life Science

Principal Investigator

野口 航  東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (80304004)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords季節変化 / 光合成 / 常緑多年生草本 / 絶滅危惧種 / 光合成系色素
Outline of Annual Research Achievements

多摩丘陵の落葉樹林の林床に自生する常緑多年生草本タマノカンアオイは、少ない枚数の葉を1年間利用している。そのため、葉の光合成系が1年間維持されている重要性が高い。本研究では、高温で光強度の弱い夏から低温で光強度が強い冬まで、1年を通して有利ではない環境で、葉の光合成がどのように季節変化するか、タマノカンアオイは取り替えられない葉をどのように保護しているかを明らかにすることを目的とした。
鉢植えした個体を落葉樹の林床に置き、葉のガス交換・電子伝達パラメータの季節変化を測定し、葉をサンプリングした。飽和光下のCO2吸収速度、Rubisco活性の指標であるA-Ciカーブの初期勾配、電子伝達活性の指標であるA-Ciカーブの最大値、光合成電子伝達速度は夏は低く、秋・冬に増加した。一方、光合成系タンパク質には明確な季節変化はなかった。
熱散逸のパラメータNPQが夏から秋・冬に増加した。NPQの増加には、光化学系IIのキサントフィルサイクルの色素が関与する。夏から秋・冬に、アンテラキサンチンやゼアキサンチンの量が増加した。また冬には熱散逸に関与するβカロテンやルテインの量も増加した一方、夏に蓄積していた光捕集に関与するαカロテンやビオラキサンチン量は低下した。タマノカンアオイの葉では、光合成系の色素組成が大きく変化することも、光合成系の維持に重要であると考えられる。
タマノカンアオイおよび同じようなフェノロジーを示すオウレンの葉の光合成電子伝達系や光合成系色素の季節変化も調べた。オウレンでは秋に一過的に光合成電子伝達速度が増加したが、冬には低下した。タマノカンアオイと同様に冬には熱散逸に関与するβカロテンやルテインの量も増加していた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Theoretical analysis of temperature‐dependent model of respiratory O2 consumption using the kinetics of the cytochrome and alternative pathways.2021

    • Author(s)
      Inoue T, Noguchi K
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 229 Pages: 1810-1821

    • DOI

      10.1111/nph.16964

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of root morphology, respiration and carboxylate exudation on carbon economy in two non‐mycorrhizal lupines under phosphorus deficiency2020

    • Author(s)
      Funayama-Noguchi S, Shibata M, Noguchi K, Terashima I
    • Journal Title

      Plant, Cell and Environment

      Volume: 44 Pages: 598-612

    • DOI

      10.1111/pce.13925

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シロイヌナズナの光化学系Iの光阻害耐性の低温環境への順化2021

    • Author(s)
      江頭誠, 溝上祐介, 野口 航
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 常緑草本種タマノカンアオイの葉の光合成系の季節変化の解析2020

    • Author(s)
      和田尚樹, 近藤壱星, 中田大暁, 岸本純子, 田中亮一, 野口 航
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
  • [Presentation] Interaction betwen photosynthesis and respiration in illuminated leaves2020

    • Author(s)
      Ko Noguchi
    • Organizer
      RIKEN Semina
    • Invited
  • [Remarks] 研究者が語る 東薬の先端研究 キャンパスに生育する絶滅危惧種から新たな薬用植物栽培を探る

    • URL

      https://www.toyaku.ac.jp/research/advanced/20210217-4300.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

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