高等植物における光化学系Iサイクリック電子伝達の新たな生理学的役割

• 研究課題/領域番号: 16K20962
• 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; 作物生産科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 矢守 航 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90638363)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 光合成 / 電子伝達 / 炭素同化 / 環境応答 / 変動光 / NDH complex / PGR5 / リニア電子伝達 / サイクリック電子伝達 / NDH複合体 / 遠赤色光 / 植物分子生理 / 植物生理生態

研究成果の概要

光は植物の光合成に必須であるが、過剰な光の受容は活性酸素の生成を招き、植物の光合成装置に障害を与える。この光阻害を回避するための適応戦略として、サイクリック電子伝達経路の機能が重要であると考えられている。高等植物では、PGR5-PGRL1タンパク質とNDH複合体の二つがサイクリック電子伝達に関与することが知られているが、それらの生理機能は不明な点が多かった。本研究成果によって、２つのサイクリック電子伝達経路が共に働くことで、「変動する光環境ストレス」による光合成阻害を回避して身を守るという植物の調節メカニズムが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Light controls protein localization through phytochrome-mediated alternative promoter selection (2017)
  • 著者名/発表者名: Ushijima T, Hanada K, Gotoh E, Yamori W, Kodama Y, Tanaka H, Kusano M, Fukushima A, Tokizawa M, Yamamoto YY, Tada Y, Suzuki Y, and Matsushita T
  • 雑誌名: Cell 巻: 171 号: 6 ページ: 1316-1325
  • DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth and Accumulation of Secondary Metabolites in Perilla as Affected by Photosynthetic Photon Flux Density and Electrical Conductivity of the Nutrient Solution (2017)
  • 著者名/発表者名: Lu Na、Bernardo Emmanuel L.、Tippayadarapanich Chayanit、Takagaki Michiko、Kagawa Natsuko、Yamori Wataru
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 8 ページ: 708-708
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.00708
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Combination of Downward Lighting and Supplemental Upward Lighting Improves Plant Growth in a Closed Plant Factory with Artificial Lighting (2017)
  • 著者名/発表者名: Joshi, J., Zhang, G., Shen, S., Supaibulwatana, K., Watanabe, C. K., & Yamori, W.
  • 雑誌名: HortScience 巻: 52 ページ: 831-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoprotection of PSI by Far-Red Light Against the Fluctuating Light-Induced Photoinhibition in Arabidopsis thaliana and Field-Grown Plants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kono M, Yamori W, Suzuki Y, Terashima I
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 ページ: 35-45
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A physiological role of cyclic electron transport around photosystem I in sustaining photosynthesis under fluctuating light in rice (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamori W., Makino A., Shikanai T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 20147-20147
  • DOI: 10.1038/srep20147
  • NAID: 120005818270
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced leaf photosynthesis as a target to increase grain yield: Insights from transgenic rice lines with variable Rieske FeS protein content in the Cytochrome b6/f complex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Kondo E, Sugiura D, Terashima I, Suzuki Y, Makino A
  • 雑誌名: Plant Cell Environ. 巻: 39 号: 1 ページ: 80-87
  • DOI: 10.1111/pce.12594
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Physiological Functions of Cyclic Electron Transport Around Photosystem I in Sustaining Photosynthesis and Plant Growth (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamori W., Shikanai T.
  • 雑誌名: Annual Review of Plant Biology 巻: 67 号: 1 ページ: 81-106
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-043015-112002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic response to fluctuating environments and photoprotective strategies under abiotic stress (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamori W.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 129 号: 3 ページ: 379-395
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0816-1
  • 査読あり
• [学会発表] 気孔応答を促進するPATROL1の光合成環境応答における役割について (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村 遼希, 橋本（杉本） 美海, 射場 厚, 寺島 一郎, 矢守 航
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] Regulation of photosynthesis under dynamic light conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Commemorative workshop for Prof. Graham Farquhar, 2017 Kyoto Prize laureate
  • 学会等名: Wataru Yamori
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 可視光変動光が光合成に与える影響と遠赤色光による補光効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河野優、矢守航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 招待講演
• [学会発表] 気孔開度は光合成誘導反応を律速する (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村 遼希, 橋本（杉本） 美海, 射場 厚, 寺島 一郎, 矢守 航
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 野外変動光環境下での光化学系Iの応答と光阻害 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河野 優, ドル 有生, 藤島 航大, 川口 ひかる, 鈴木 祥弘, 矢守 航, 寺島 一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 超耐陰性植物クワズイモの光阻害耐性機構について (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺島 一郎, 矢守 航, 河野 優
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] ダイズとインゲンにみる光合成ダウン/アップレギュレーションの生理生態学的意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉浦大輔、河野優、矢守航、寺島一郎
  • 学会等名: 日本作物学会
• [学会発表] 矢守 航 (2017)
  • 著者名/発表者名: 光環境の変動に対する光合成制御メカニズム
  • 学会等名: 日本光合成学会
  • 招待講演
• [学会発表] Increased stomatal conductance induces rapid changes to photosynthetic rate in response to fluctuating light conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruki Kimura, Ichiro Terashima and Wataru Yamori
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会