光合成アンテナ複合体における集光機能の起源

• 研究課題/領域番号: 15K18562
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 丸山 真一朗 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (50712296)
• 研究協力者: 皆川 純 ; 宮城島 進也 ; 藤原 崇之 ; 河田 雅圭
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 葉緑体 / 植物 / 進化 / 光合成 / 集光アンテナ / LHC / 紅藻 / 遺伝子重複 / 集光アンテナ装置

研究成果の概要

真核光合成生物は、効率よく光を集めて光合成を行うために集光アンテナ複合体（LHC）進化させてきた。LHCは、これまで主に緑色植物でのみ機能解析が行われてきたため、祖先葉緑体おけるLHCの機能は謎のままであった。
そこで、祖先的形質が多く残る紅藻でのLHC変異体の作成を試みたところ、全てのLHCを欠損した完全欠損変異体を作出することに成功した。また培養実験により、ある種の環境条件でのみ変異株の生育速度が野生株に比べ極端に低いことを示した。これらの結果は、葉緑体進化の過程で、生存に必須ではないが条件依存的に成長を促進する有利な形質として光合成アンテナが進化してきたことを示している。

研究成果

• [雑誌論文] A blue light photoreceptor mediates the feedback regulation of photosynthesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Petroutsos D, Tokutsu R, Maruyama S, Flori S, Greiner A, Magneschi L, Cusant L, Kottke T, Mittag M, Hegemann P, Finazzi G and Minagawa J.
  • 雑誌名: Nature 巻: 537 号: 7621 ページ: 563-566
  • DOI: 10.1038/nature19358
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gene loss and error-prone RNA editing in the mitochondrion of Perkinsela, an endosymbiotic kinetoplastid (2015)
  • 著者名/発表者名: David V, Flegontov P, Gerasimov E, Tanifuji G, Hashimi H, Logacheva M, Maruyama S, Onodera NT, Gray MW, Archibald JM, Lukes J
  • 雑誌名: MBio 巻: 6 号: 6
  • DOI: 10.1128/mbio.01498-15
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] サンゴ共生藻における集光アンテナ複合体 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山真一朗
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 25 ページ: 100-105
  • NAID: 40020570707
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The scope of the principle of parsimony in inferring the origins of evolutionary characters (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Maruyama, Yukari Suzuki-Ohno, Masakado Kawata
  • 学会等名: The 13th International Colloquium on Endocytobiology and Symbiosis ‘ICES 2016 Kyoto’
  • 発表場所: Kyoto Prefectural University. Kyoto, Japan.
  • 年月日: 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] 共生オルガネラの単一起源説における最節約原理の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山真一朗
  • 学会等名: 第9回生物学基礎論研究会
  • 発表場所: 東京農業大学オホーツクキャンパス（北海道網走市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [備考] 【研究成果】青色光受容体が光合成にブレーキをかけることを発見 青い光が光合成装置を守る
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research_ja/45268/