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新型低エネルギー光合成植物の作成:人為進化への試み

研究課題

研究課題/領域番号 17370055
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関名古屋大学

研究代表者

伊藤 繁  名古屋大学, 大学院理学研究科, 教授 (40108634)

研究分担者 三野 広幸  名古屋大学, 大学院理学研究科, 助教授 (70300902)
柴田 穣  名古屋大学, 大学院理学研究科, 助手 (20300832)
石浦 正寛 (石浦 政寛)  名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (20132730)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
14,600千円 (直接経費: 14,600千円)
2006年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2005年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
キーワード光合成 / シアノバクテリア / クロロフィルd / 光反応 / 電子移動(6)クロロフィルa / 遺伝子 / 酸素発生 / 色素機能 / 光生物 / 進化 / 生体エネルギー / CO2 / クロロフィル / 蛍光イメージング / 遺伝子導入
研究概要

既知の全植物とシアノバクテリアは、670-700nm(1.85-1.77eVの光子エネルギーをもつ)の赤色光をクロロフィルaで吸収、変換して電子を動かす光合成を行い、例外はないとされてきた。しかし、我々は'98年に新型のシアノバクテリア型細菌アカリオクロリスが新色素クロロフィルdを使い720-740nmの遠赤色光(1.72-1.68eVの光子エネルギー)で酸素発生する光合成系を持つ事を示した。この生物のもつクロロフィルdを植物に導入した新植物を作り出し、自然界にはない進化をおこすことを目的に研究を進めた。この光合成系の「構造と系II反応中心クロロフィルの同定」(Itoh, S.et al.投稿中)、「熱発光による酸素発生Mn系の解析」(Tomii, T.et.al.投稿中)、「光化学系IIの遅延蛍光」(Fukushima, Y.et al.準備中)、「光化学系Iタンパク質内電子移動」て(Itoh, S.et al.投稿予定)、を明らかにした。さらに、以下を進めた。1.アカリオクロリスの薬剤耐性の確認、これを利用した混在細菌の除去、最適培養条件の確立。2.海洋バイオ研究所提供の株の光合成能力の比較。3.光化学系I反応中心を、他のシアノバクテリアと比較し、その機能と構造が高い相同性を示した。4.培養条件によるクロロフィルd吸収帯の変化と光化学系I反応との関係を明らかにした。5.光化学系Iの鉄硫黄センター、キノン、クロロフィルの量と反応特性を明らかにした。6.ヘリオバクテリアの光化学系と比較した。可視光よりも低いエネルギーをもつ近赤外光を利用するアカリオクロリスの光合成系の特性の解析。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (21件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] A New Fluorescence Band F689 in Photosystem II Revealed by Picosecond Analysis at 4-77 K : Function of Two Terminal Energy Sinks F689 and F695 in PS II2007

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Komura, Yutaka Shibata, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acata 1757

      ページ: 1657-1668

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two Intermediate States Trapped at Low Temperature in the Photo-cycles of BLUF Domain Proteins from Cyanobacteria Synechocystis sp. PCC6803 and Telongatus BP-12007

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Fukushima, Koji Okajima, Masahiko Ikeuchi, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Photobiochemistry and Photobiology 83

      ページ: 112-121

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two Intermediate States Trapped at Low Temperature in the Photo-cycles of BLUF Domain Proteins from Cyanobacteria Synechocystis sp. PCC6803 and T elongatus BP-I2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Fukushima, Koji Okajima, Masahiko Ikeuchi, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Photobiochemistry and Photobiology 83

      ページ: 112-121

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two Intermediate States Trapped at Low Temperature in the Photo-cycles of BLUF Domain Proteins from Cyanobacteria Synechocystis sp. PCC6803 and Thermosynechococcus elongatus BP-12007

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Fukushima, Koji Okajima, Masahiko Ikeuchi, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Photobiochemistry and Photobiology 83

      ページ: 112-121

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Low-Temperature Fluorescence from Single Chlorosomes, Photosynthetic Antenna Complexes of Green Filamentous and Sulfur Bacteria2006

    • 著者名/発表者名
      Shibata Y, Saga Y, Tamiaki H, Itoh S
    • 雑誌名

      Biophys. J. 91

      ページ: 3787-3796

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of photooxidized pigments in water-soluble chlorophyll protein complex isolated from Chenopodium album2006

    • 著者名/発表者名
      H.Hirabayashi, M.Amakawa, Y.Kamimura, Y.Shino, H.Satoh, S.Itoh, H.Tamiaki
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. 183

      ページ: 121-125

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fate determination of the flavin photoreceptions in the cyanobacterial blue light receptor TePixD(TLL0078)2006

    • 著者名/発表者名
      K.Okajima, Y.Fukushima, H.Suzuki, A.Kita, Y.Ochiai, M.Katayama, Y.Shibata, K.Miki, T.Nocuchi, S.Itoh, M.Ikeuchi
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol 363

      ページ: 10-18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Function of membrane protein in silica nanopores : incorporation of photosynthetic light-harvesting protein LH2 into FSM2006

    • 著者名/発表者名
      Oda I, Hirata K, Watanabe S, Shibata Y, Kajino T, Fukushima Y, Iwai S, Itoh S
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 110

      ページ: 1114-1120

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low-Temperature Fluorescence from Single Chlorosomes, Photosynthetic Antenna Complexes of Green Filamentous and Sulfur Bacteria2006

    • 著者名/発表者名
      Shibata Y, Saga Y, Tamiaki H, Itoh S
    • 雑誌名

      Biophys J. 91

      ページ: 3787-3796

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of photooxidized pigments in water-soluble chlorophyll protein complex isolated from Chenopodium album2006

    • 著者名/発表者名
      H.Hirabayashi, M.Amakawa, Y.Kamimura, Y.Shino, H.Satoh, S.Itoh..H.Tamiaki
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. 183

      ページ: 121-125

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fate determination of the flavin photoreceptions in the cyanobacterial blue light receptor TePixD(TLL0078)2006

    • 著者名/発表者名
      K.Okajima, Y.Fukushima, H.Suzuki, A.Kita, Y.Ochiai, M.Katayama, Y.Shibata.K.Miki, T.Nocuchi, S.Itoh., M.Ikeuchi
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol 363

      ページ: 10-18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Function of membrane protein in silica nanopores : incorporation of photosynthetic light-harvesting protein LH2 into FSM2006

    • 著者名/発表者名
      Oda I, Hirata K, Watanabe S, Shibata Y, Kajino T, Fukushima Y, Iwai S, Itoh S
    • 雑誌名

      JPhysChem B 110

      ページ: 1114-20

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low-Temperature Fluorescence from Single Chlorosomes, Photosynthetic Antenna Compilexes of Green Filamentous and Sulfur Bacteria2006

    • 著者名/発表者名
      Shibata Y, Saga Y, Tamiak H, Itoh S
    • 雑誌名

      Biophys J 91

      ページ: 3787-3796

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fate determination of the flavin photoreceptions in the cyanobacterial blue light receptor TePixD(TLL0078)2006

    • 著者名/発表者名
      K.Okajima, Y.Fukushima, H.Suzuki, A.Kita, Y.Ochiai, M.Katayama, Y.Shibata, K.Miki, T.Nocuchi, S.Itoh., M.Ikeuchi
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol 363

      ページ: 10-18

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Function of membrane protein in silica nanopores : incorporation of photosynthetic Light-harvesting protein LH2 into FSM2006

    • 著者名/発表者名
      Oda I, Hirata K, Watanabe S, Shibata Y, Kajino T, Fukushima Y, Iwai S, Itoh S
    • 雑誌名

      J Phys Chem B 110

      ページ: 1114-1120

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Soluble cytochrome c-554, CycA, is not essential for photosynthetic electron transfer in Chlorobium tepidum2006

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tsukatani
    • 雑誌名

      FEBS Letters ARTICLE IN PRESS

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Primary intermediate in the photocycle of a blue-light sensory BLUF FAD-protein, T110078, of Thermosynechococcus elongatus BP-12005

    • 著者名/発表者名
      Fukushima, Y
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 5149-5158

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Biochemical and functional characterization of BLUF-type flavin-binding proteins of two species of cyanobacteria2005

    • 著者名/発表者名
      Okajima, K
    • 雑誌名

      J.Biochem. 137

      ページ: 741-750

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Improvement of the bioluminescence reporter Sytem for real-time menitoring of circadian rhythme in the cyanobacterium Synechocystis sp.strain PCC68032005

    • 著者名/発表者名
      Kucho, K.
    • 雑誌名

      Gne Genet.Syst 80

      ページ: 19-23

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation energy transfer in individual light-harvesting chlorosome from green photosynthetic bacterium Chloro・exus aurantiacus at cryogenic temperature2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Saga
    • 雑誌名

      Chem Physics Letts. 409

      ページ: 34-37

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Proton ENDOR spectroscopy of the primary donor P740+ made of a chlorophyll d special pair in photosystem I reaction center of Acaryochloris marina2005

    • 著者名/発表者名
      Mino, H.
    • 雑誌名

      Chem Physics Letts. 411

      ページ: 262-266

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 生物物理学ハンドブック2007

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁(共著)
    • 総ページ数
      662
    • 出版者
      朝倉書店
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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