新光合成：光エネルギー変換システムの再最適化

• Project Area: New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system
• Project/Area Number: 16K21737
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 皆川 純 基礎生物学研究所, 環境光生物学研究部門, 教授 (80280725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 裕一郎 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (50183447) ; 鹿内 利治 京都大学, 理学研究科, 教授 (70273852)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥57,330,000 (Direct Cost: ¥44,100,000、Indirect Cost: ¥13,230,000); Fiscal Year 2020: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2019: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2018: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2017: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2016: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
• Keywords: 光合成 / 葉緑体 / レドックス / C4

Outline of Annual Research Achievements

若手・中堅研究者の海外派遣事業に関して，1～3か月滞在して行う短中期滞在型共同研究6件及びゴードン会議での国際的研究発表4件に加え，国際学会での研究発表12件も本国際活動支援班の対象に含めることとなった。その結果，派遣実績は大幅に増加し，22名もの活発な派遣が行われた。
外国人研究者の招聘事業に関しては，国際共同研究，チューター，ワークショップのために6名（内，1-2か月の滞在を伴う共同研究3名）を招聘した。またシニア研究者による日本の若手研究者へのチューターでは全て英語で研究のプレゼン及び議論を行うプログラムを実施し，海外でも通用する能力の養成を進めた。ワークショップでは最新の実験技術の普及を目的に1件行った。
国際研究集会の開催に関しては第6回国際ワークショップとして，「日米二国間セミナー」（京都）を開催した。米国からは8人の博士をスピーカーとして招聘し，ポスターセッションも行うことによって，日本側の若手研究者を含め，密接な情報交換を行うことができた。また海外から４名の講演者を招聘し第７回目の国際ワークショップとしてシンポジウム「Dynamic photosynthetic response to fluctuating light」を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

若手・中堅研究者の海外派遣事業に関しては、22名を派遣した（英国6名、米国6名、ロシア1名、スペイン3名、中国4名、フランス1名、ポルトガル・チェコ1名）。その内、協同研究が6件（英国4名、フランス1名、チェコ・ポルトガル1名）、ゴードン会議での研究発表が4件、国際会議での研究発表が12件であった。研究成果を国際的に発信すると共に、国際協同研究を推進し、今後の研究の進展に大きく貢献した。
外国人研究者の招へい事業に関しては、6名を招へいした（ドイツ3名、英国1名、スエーデン1名、スイス・中国1名）。その内、若手研究者との協同研究が3件（東京、岡崎、岡山）、国内の若手研究者へのチューターが2件（東京、埼玉、静岡、京都、大阪、岡山）、ワークショップが1件（岡山、京都）であった。招へい研究者によるセミナーは必ず開催し、最新の研究成果の情報交換を行った。チューターにより国内の若手研究者が自分の研究成果を英語でプレゼンしたり議論したりする機会を得た。ワークショップは岡山と京都でCRISPR/cas9のデモンストレーションを行い、今後の研究に遺伝子改変技術を用いることを可能にした。第６回国際ワークショップは、10月に京都にて日米二国間セミナーとして開催した。米国より８名の研究者を招聘し、日本側の講演者も含めて24題の口頭発表と25題のポスター発表が行われた。参加者は68名で、両国の持続的な関係維持を目指し、若手研究者を積極的に取り込んだ。この二国間会議を継続し次回は2021年に米国で開催することを決定した。また３月の日本植物生理学会において、海外から４名の研究者を招へいする国際シンポジウムを企画したが、新型コロナウィルス感染拡大により学会自体が中止になった。しかし、年会委員会により講演要旨に記載された研究成果を発表とみなすとの決定がなされた。

Strategy for Future Research Activity

若手研究者の海外派遣，外国人研究者の招へい，チューターを本年度に引き続き進める。ただし予定されていた関連分野の国際会議が新型コロナウイルスの影響により延期されているため，少なくとも2020年度の前半は派遣と招へいは難しい状況となることが予想されている。状況が改善し次第，共同研究とチューターを中心に活動を再び実施する予定である。そのためにも海外の研究グループとの研究打ち合わせなどはオンラインで継続的に行うことを求めていく。
2020年11月10日より3日間，神戸において第3回国際シンポジウム「International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Regulation」を開催予定である。既に19名の海外からの招へい講演者から参加の内諾が得られている。また新型コロナウィルス感染拡大のためオンライン開催となった2020年9月の日本植物学会では、国際シンポジウム「Regulation of cyclic election flow, A to　Z」を開催する予定である。次年度以降の予定としては、2019年度に行った日米二国間セミナーを継続的に行うことが決定しており，Kevin Redding博士と浅井智広博士を代表として2021年度に次回の日米二国間セミナーを米国で開催する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] オックスフォード大学/グラスゴー大学/Queen Mary University of London(英国)
• [Int'l Joint Research] ボルドーINRA(フランス)
• [Int'l Joint Research] カルフォルニア大学(米国)
• [Int'l Joint Research] Institute of Microbiology(チェコ)
• [Int'l Joint Research] Humboldt-University Berlin/University of Munster/ルール大学ボーフム(ドイツ)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] アリゾナ大学/コーネル大学/オレゴン大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/オックスフォード大学/クイーンメリー（ロンドン大学）(英国)
• [Int'l Joint Research] ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン/ヴェストファーレン・ヴィンヘルム大学/マックスプランク研究所(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] 中央研究院/中国科学院Institute of Botany/上海PSC(中国)
• [Int'l Joint Research] フランス国立科学研究センター/パリ＝ソルボンヌ大学(フランス)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] ミュンスター大/ルール大/ビーレフェルト大(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ワシントン大/カルフォルニア大サンディエゴ校(米国)
• [Int'l Joint Research] 国立農学研究所ボルドーセンター/CEAグルノーブル(フランス)
• [Int'l Joint Research] パドバ大(イタリア)
• [Int'l Joint Research] インペリアル・カレッジ(英国)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Arabidopsis PsbP-like protein 1 Facilitates the Assembly of the Photosystem II Supercomplexes and Optimizes Plant Fitness under Fluctuating Light (2020)
  • Author(s): Yufen Che, Shoko Kusama, Shintaro Matsui, Marjaana Suorsa, Takeshi Nakano, Eva-Mari Aro, Kentaro Ifuku
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: pcaa045 Pages: 1-26
  • DOI: 10.1093/pcp/pcaa045
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Unlimited Potential of Microbial Rhodopsins as Optical Tools (2020)
  • Author(s): Kojima K, Shibukawa A, Sudo Y
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 59(3) Pages: 218-229
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.9b00768
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phototropin 2 contributes to the chloroplast avoidance response at the chloroplast-plasma membrane interface (2020)
  • Author(s): Ishishita K, Higa T, Tanaka H, Inoue S, Chung A, Ushizima T, Matsushita T, Kinoshita T, Nakai M, Wada M, Suetsugu N, Gotoh E
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: in press Pages: 304-316
  • DOI: 10.1104/pp.20.00059
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The CONSTANS flowering complex controls the protective response of photosynthesis in the green alga Chlamydomonas. (2019)
  • Author(s): Tokutsu Ryutaro、Fujimura-Kamada Konomi、Matsuo Takuya、Yamasaki Tomohito、Minagawa Jun
  • Journal Title: Nat. commun. Volume: 10 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11989-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isolation of photoprotective signal transduction mutants by systematic bioluminescence screening in Chlamydomonas reinhardtii (2019)
  • Author(s): Tokutsu R, Fujimura-Kamada K, Yamasaki T, Matsuo T, Minagawa J
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9(1) Pages: 2820-2820
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39785-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Configurational changes of photosystem II supercomplex modulate light-harvesting property (2019)
  • Author(s): Eunchul KIM
  • Organizer: Gordon Research Conference - Photosynthesis
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phosphorylation of light-harvesting complex II controls excitation energy spillover between photosystems (2019)
  • Author(s): 得津 隆太郎
  • Organizer: Gordon Research Conference - Photosynthesis
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Updated X-ray structure of the Type-I Reaction Center from Heliobacterium modesticaldum at 2.28 A resolution (2019)
  • Author(s): 栗栖 源嗣
  • Organizer: Gordon Research Conference - Photosynthesis
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Thylakoid lumenal proteins supporting the assembly and function of photosynthetic supercomplexes (2019)
  • Author(s): 伊福 健太郎
  • Organizer: 10th international meeting photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular interplay in response to environmental changes in cnidarian-dinoflagellate endosymbiosis (2019)
  • Author(s): 丸山 真一朗
  • Organizer: Gordon Research Conference - Photosynthesis
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chloroplast outer membrane-localized phototropin induces the chloroplast avoidance response (2019)
  • Author(s): 後藤 栄治
  • Organizer: International Workshop on Plant Membrane Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A bottom-up approach to utilizing microbial rhodopsins for optogenetics (2019)
  • Author(s): 須藤 雄気
  • Organizer: 17th International Congress on Photobiology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] NADK3, one of NAD kinases has a principal role in photorespiration in Arabidopsis (2019)
  • Author(s): 川合 真紀
  • Organizer: 17th International Congress on Photobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Physiological role of NAD kinase in cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2019)
  • Author(s): 石川 優真
  • Organizer: 17th International Congress on Photobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structural basis of energy harvesting and dissipation in diatom PSII-FCPII (2019)
  • Author(s): 長尾 遼
  • Organizer: The 9th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification and characterization of novel chloroplast proteins controlling non-photochemical quenching (2019)
  • Author(s): 増田 真二
  • Organizer: The 9th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modification of excitation energy-transfer processes of the primary symbiotic algae grown under different light qualities (2019)
  • Author(s): 植野 嘉文
  • Organizer: The 9th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Responses of energy-transfer processes in diatoms Chaetoceros gracilis and Phaeodactylum tricornutum to fluctuating light, ~effects of low/high- and low/dark-fluctuations~ (2019)
  • Author(s): 田邊 みゆき
  • Organizer: The 9th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Signal transduction in green algal photoprotection (2019)
  • Author(s): 得津 隆太郎
  • Organizer: The Western Photosynthesis Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Funded Workshop] 日米二国間セミナー (2019)
• [Funded Workshop] 第4回国際ワークショップ (2018)
• [Funded Workshop] 第5回ワークショップ（Find out the mechanism supporting C4 photosynthesis、C4光合成を支える仕組みを解く） (2018)
• [Funded Workshop] 第2回国際カンファレンス（International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis 2018） (2018)
• [Funded Workshop] 第３回国際ワークショップ (2018)
• [Funded Workshop] 第２回国際ワークショップ (2017)
• [Funded Workshop] A new horizon in photosynthesis research: Regulation via Proton Motive Force (2017)
  • Place of Presentation: 鹿児島県、鹿児島大学
• [Funded Workshop] 第１回国際ワークショップ (2017)
  • Place of Presentation: 鹿児島県、指宿いわさきホテル