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光合成の損傷と修復の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 04273101
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関岡山大学

研究代表者

佐藤 公行  岡山大学, 理学部, 教授 (10032822)

研究分担者 田中 浄  鳥取大学, 農学部, 教授 (50124350)
竹葉 剛  京都府立大学, 生活科学部, 助教授 (10046500)
西村 幹夫  岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (80093061)
浅田 浩二  京都大学, 食糧科学研究所, 教授 (50027182)
田中 國介 (田中 国介)  京都府立大学, 農学部, 教授 (90027194)
高宮 健一郎 (高宮 建一郎)  東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (80037259)
渡辺 昭  東京大学, 理学部, 教授 (70023471)
佐藤 文彦  京都大学, 農学部, 助教授 (10127087)
研究期間 (年度) 1992 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
216,400千円 (直接経費: 216,400千円)
1995年度: 54,000千円 (直接経費: 54,000千円)
1994年度: 55,000千円 (直接経費: 55,000千円)
1993年度: 57,400千円 (直接経費: 57,400千円)
1992年度: 50,000千円 (直接経費: 50,000千円)
キーワード光 / 活性酸素 / 温度 / 環境応答 / 遺伝子発現 / 光合成 / 形質転換植物 / スーパーオキシドディスミュターゼ(SOD) / 強光 / 高温 / 損傷 / 修復 / 反応中心 / 光損傷 / 形質転換 / スーパーオキシド / D1タンパク質 / 光化学系
研究概要

光合成の損傷と修復の分子機構を,「強光」・「活性酸素」・「高温」の環境要因に重点をおいて解析し,以下の成果を得た。
Synechocystis PCC6803株について,光化学系II反応中心のDlサブユニットをコードするpsbA遺伝子のin vitro random mutagenesisにより,18種類の光耐性株を入手し,Dlタンパク質上のアミノ酸置換と光耐性発現との間の因果関係を解析した。また,Dlタンパク質の損傷・修復サイクルの一つのステップとなる前駆体タンパク質のC-末プロセシングに関与する酵素を純化し,そのアミノ酸配列情報をもとに,この酵素をコードする遺伝子を同定し,その過剰発現と失活の系を開発した。
光呼吸の鍵酵素であるグルタミン酸還元酵素を過剰発現した形質転換タバコを作成し,これが強光に耐性であることを示し,C_33植物の光阻害の回避に光呼吸が決定的な役割を果たしていることを明らかにした。また,光・酸素ストレスを緩和する循環的電子伝達系に関して,Synechocystis PCC6803株から単離したチラコイド膜がNADH脱水素酵素を結合し,この反応に関与していることを明らかにし,また,その反応の分子機構を解析した。更に,活性酸素消去系に関与する,APX,GR,GRX,SOD等の遺伝子構造を各種植物について決定し,タバコやシロイヌナズナに導入されたこれら遺伝子の協調発現や発現抑制の機構を解析し,形質転換植物に関する一般的な問題点を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 1996 研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 1992 実績報告書

研究成果

(48件)

すべて その他

すべて 文献書誌

  • [文献書誌] Aono,M.,Saji,H.,Fujiyama,K.,Sugita,M.,Kondo,N.and Tanaka,Ki.: "Decrease in activity of glutathione reductase enhances paraquat sensitivity in transgenic Nicotiana tabacum" Plant Physiol.107. 645-648 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Inagaki,N.,Yamamoto,Y.Mori,H.and Satoh,K.: "Carboxyl-terminal processing protease for the D1 precursor protein:Cloning and sequencing of the spinach cDNA" Plant Mol.Biol.30. 39-50 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kozaki,A.and Takeba,G.: "Photorespiration protects C3 plants from photooxidation." Nature. 384. 557-560 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Narusaka,Y.,Murakami,A.,Saeki,M.,Kobayashi,H.and Satoh,K.: "Preliminary characterization of a photo-tolerant mutant of Synechocystis sp.PCC 6803 obtained by in vitro random mutagenesis of psbA2" Plant Sci.115. 261-266 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogawa,K.,Kanematsu,S.and Asada,K.: "Intra-and extra-cellular localization of"cytosolic"CuZn-superoxide dismutase in spinach leaf and hypocotyl" Plant Cell Physiol.37. 790-799 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakamoto,A.,Okumura,T.,Kaminaka,H.and Tanaka,Ku.: "Molecular cloning of the gene(SodCc1)that encodes a cytosolic copper/zinc-superoxide dismutase from rice(Oryza sativa L.)" Plant Physiol.107. 651-652 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoh,K.: "Introduction to the photosystem II reaction center-Isolation and biochemical and biophysical characterization.In:Ort,D.R.and Yocum,C.F.(eds.),Oxygenic Photosynthesis:The Light Reactions" Kluwer Acad.Pub.(Dordrecht), 19 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Asada,K.: "Radical production and scavenging in the chloroplasts.In:Baker,N.R.(ed.),Photosynthesis and the Environment" Kluwer Acad.Pub.(Dordrecht), 28 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Aono, M., Saji, H., Fujiyama, K., Sugita, M., Kondo, N.and Tanaka, Ki.: "Decrease in activity of glutathione reductase enhances paraquat sensitivity in transgenic Nicotiana tabacum." Plant Physiol.107. 645-648 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Inagaki, N., Yamamoto, Y., Mori, H.and Satoh, K.: "Carboxyl-terminal processing protease for the D1 precursor protein : Cloning and sequencing of the spinach cDNA." Plant Mol.Biol.30. 39-50 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kozaki, A.and Takeba, G.: "Photorespiration protects C3 plants from photooxidation." Nature. 384. 557-560 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Narusaka, Y., Murakami, A., Saeki, M., Kobayashi, H.and Satoh, K.: "Preliminary characterization of a photo-tolerant mutant of Synechocystis sp.PCC 6803 obtained by in vitro random mutagenesis of psbA2." Plnat Sci.115. 261-266 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogawa, k., Kanematsu, S.and Asada, K.: "Intra- and extra-cellular localization of "cytosolic" CuZn-superoxide dismutase in spinach leaf and hypocotyl." Plant Cell Physiol.37. 790-799 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakamoto, A., Okumura, T., Kaminaka, H.and Tanaka, Ku.: "Molecular cloning of the gene (SodCc1) that encodes a cytosolic copper/zinc-superoxide dismutase from rice (Oryza sativa L.)" Plant Physiol.107. 651-652 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoh, K.: Introduction to the photosystem II reaction center-Isolation and biochemical and biophysical characterization. In : Ort, D.R.and Yocum, C.F.(eds.), Oxygenic Photosynthesis : The Light Reactions.Kluwer Acad.Pub. (Dordrecht), 193-211 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Asada, K.: Radical production and scavenging in the chloroplasts. In : Baker, N.R.(ed.), Photosynthesis and the Environment. Kluwer Acad.Pub. (Dordrecht), 123-150 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Taguchi,F.Y,Yamamoto and K.Satoh: "Recognition of the structure around the site of cleavage by the carboxyl-terminal processing protease for D1 precursor protein of the photosystem II reaction center." J.Biol.Chem.270. 10711-10716 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ohata,H.,M.Shimojima K.Ookata,T.Masuda,Y.Shioi and K.Takamiya: "A close relation ship between increases in galactosyltransferase activity and the accumulation of galactolipids during plastid development in cucumber seedlings." Plant Cell Physiol.36. 1115-1120 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Kobayashi,K.,S.Tagawa,S.Sano and K.Asada: "A direct demonstration of the catalytic action of monodehydroascorbate reductase by pulse radiolysis." J.Biol.Chem.270. 27551-27554 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamaguchi,H.Mori and M.Nishimura: "A novel isoenzyme of ascorbate peroxidase localized on glyoxysomal and leaf peroxisomal membranes in pumpkin." Plant Cell Physiol.36. 1157-1162 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Kubo,A.,H.Saji,Kiyoshi Tanaka,Kunisuke Tanaka and N.Kondo: "Cloning and sequencing of a cDNA encoding ascorbate peroxidase from Arabidopsis thaliana." Plant Mol.Biol.18. 6910-7011 (1992)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Aono,M.,H.Saji,K.Fujiyama,M.Sugita,N.Kondo and K.Tanaka: "Decrease in activity of glutathione reductase enhances paraquat sensitivity in transgenic Nicotiana tabacum." Plant Physiol.107. 645-648 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Satoh,K.: "Oxygenic Photosynthesis : The Light Reactions" Kluwer academic Publishers in press(分担), (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Asada,K.: "Environmental Stress and Photosynthesis" Kluwer academic Publishers in press(分担), (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Tomo,T.and K,Satoh: "Nearest neighbor analysis of D1 and D2 subunits in the photosystem II reaction center using a bifunctional cross-linker,hexamethylene diisocyanate." FEBS Lett.351. 27-30 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Taguchi,F.,Y.Yamamoto and K.Satoh: "Recognition of the dtructure around cleavage site by the carboxyl-terminal processing protease for D1 precursor protein of photosystem II reaction center." J.Biol.Chem.(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Watanabe,A.,K.Hamada,H.Yokoi and A.Watanabe: "Biphsic and differential expression of cytosolic glutamine synthetase genes of radish during germination and senescence of cotyledons." Plant Mol.Biol.(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Sakamoto,A.,T.Okumura,H.Kaminaka and K.Tanaka: "Molecular cloning of the gene (SodCcl)that encodes a cytosolic copper/zinc-superoxide dismutase from rice (Oryza sativa L.)." Plant Physiol.(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Sano,S.and K.Asada: "cDNA cloning of monodehydroascorbate radical reductase from cucumber:A high degree of homology in terms of amino acid sequence between this enzyme and bacterial flavoenzymes." Plant Cell Physiol.35. 425-437 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Yamaguchi,K.,Y.Takeuchi,H.Mori and M.Nishimura: "Development of microbody membrane proteins during the transformation of glyoxysomes to leaf peroxisomes in pumpkin cotyledons." Plant Cell Physiol.(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Satoh,K.: "Oxygenic Photosynthesis;The Light Reactions" Kluwer Academic Publishers (in press(分担)), (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Asada,K.: "Photoinhibition of Photosynthesis from Molecular Mechanisms to the Field" BIOS Sci.Publ.,Oxford (14(分担)), (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Taguchi,F.,Y.Yamamoto,N.Inagaki and K.Satoh: "Recognition signal for the C-terminal processing protease of D1 precursor protein in the photosystem II reaction center:an analysis using synthetic oligopeptides." FEBS Lett.326. 227-231 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Konishi,T.and A.Watanabe: "Transport of proteins into the thylakoid lumen-Storomal processing and energy requirements for the precursor to the 23-kDa protein of PS II." Plant Cell Physiol.34. 315-319 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Sakamoto,A.,H.Ohsuga,M.Wakura,N.Mitsukawa,T.Hibino,T.Masumura,Y.Sasaki and K.Tanaka: "cDNA cloning and expression of the plastidic copper/zinc-superoxide dismutase from spinach(Spinacia oleracea L.)leaves." Plant Cell Physiol.34. 965-968 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Miyake,C.,W-H.Cao and K.Asada: "Purification and molecular properties of thylakoid-bound ascorbate peroxidase from spinach chloroplasts." Plant Cell Physiol.34. 881-889 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Tsugeki,R.and M.Nishimura: "Interaction of homologues of Hsp 70 and Cpn 60 with ferredoxin-NADP^+ reductase upon its import into chloroplasts." FEBS Lett.320. 198-202 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Nakamura,K.and K.Matsuoka: "Protein targeting to the vacuole in plant cells." Plant Physiol.101. 1-5 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Satoh,K.: "The Photosynthetic Reaction Center" Adademic Press,San Diego, 30 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Asada,K.: "Causes of Photooxidative Stress and Amelioration of Defense Systems in Plants" CRC Press,Ann Arbor, 28 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kuroda et al.: "The level of stromal ATP regulates translation of the D1 protein in lsolated Chloroplasts." Plant Cell Physiol.33. 33-39 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] A.Sakamoto et al.: "Genomic structure of the gene for copper/zinc-superoxide dismutase in rice." FEBS Lett.301. 185-189 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] C.Miyake and k.Asada: "Thylakoid-bound ascorbate peroxidase in spinach chlosoplasts and photoreduction of its primary oxidation product monodehydroascorbate radicals in thylakoids." Plant Cell Physiol.33. 541-553 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] R.Tsugeki et al.: "Purification,cDNA cloning and Northern-blot analysis of mitochondrial chaperonin 60 from pumpkin cotyledons." Eur.J.Biochem.209. 453-458 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shimada et al.: "Blue-light irradiation reduces the expression of <puf>___- and <puc>___- operons of <Rhodobacter>___- <sphacroides>___- under semiaerobic conditions." Plant Cell Physiol.33. 471-475 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] M.Phto et al.: "Induction of expression of genes coding for sporamin and β-amylase by polygalacturonic acid in leaf-petiole cuttings of sweet potato." Plant Physiol.99. 422-427 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.Satoh: "Regulation of Chloroplast Biogenesis" J.H.Argyroudi-Akoyunoglou, 375-382 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] F.Satoh et al.: "Plant Tissue Culture and Gene Manipulation for Breeding and Formation of Phytochemicals" K.Ono et al., 367-379 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書

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公開日: 1992-03-31   更新日: 2016-04-21  

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