| 研究課題/領域番号 |
20H02891
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
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| 研究機関 | 東京農業大学 |
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研究代表者 |
樋口 恭子 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (60339091)
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| 研究分担者 |
齋藤 彰宏 東京農業大学, 応用生物科学部, 助教 (10610355)
栗田 圭輔 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (10757925)
鈴井 伸郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (20391287)
酒井 卓郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (70370400)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 光化学系 / 鉄 / オオムギ / QTL解析 / チラコイド膜 / RIパルスラベル / QTL / ライブイメージング / 光合成 / 鉄欠乏 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
葉緑体内の光化学系は大量の鉄を必要とする。鉄欠乏時に光合成鉄利用効率（鉄1モルあたりの同化CO2モル数）を上昇させられるかどうか、すなわち少ない鉄で光合成を行うことができるかどうか、はオオムギ品種間で大きく異なることを代表者らは見出した。この差異をもたらす要因として、細胞内の少ない鉄を効率よく光化学系Iに挿入すること、およびオオムギ特異的なアンテナタンパク質による系II・系I間の励起バランスの調節、の2点が分かってきたが、その調節機構は不明である。本研究は光合成の鉄欠乏順応において特徴的なオオムギ品種間でQTL解析を行い、光合成装置の栄養欠乏に対する多様な未知の順応機構を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
（１）PIUE（光合成鉄利用効率）を指標としたQTL解析： 新研究棟の空調により精密な光合成速度の測定ができなくなったことについては、研究室内で対策を講じ、また最新型の光合成測定装置に切り替えることで解決した。安定してPIUEを計測できるようになり、改めてF2個体の解析に着手した。
（２）オオムギ光化学系の品種間差： エヒメハダカ１とサラブ１はどちらも鉄欠乏に強いが、鉄欠乏時にサラブ１はむしろ光化学系Iタンパク質の蓄積量を激減させるにもかかわらず光化学系Iの機能はエヒメハダカ１よりも維持していることが明らかになった。この差異に関わるサラブ１の特徴として、チラコイド膜タンパク質の比重の重い画分（鉄を大量に必要とする反応中心は少ない）に多くの鉄を保持していること、遊離のLhcb1タンパク質が多いことが明らかになった。一方、エヒメハダカ１では、光化学系Iと光化学系IIを含む新規の超複合体が鉄欠乏で特に増加することが分かった。
（３）オオムギ特有のアンテナタンパク質HvLhcb1.12の解析： 長期の鉄欠乏・強光条件ではLhcb1の発現が抑制されるが、中程度の光条件の鉄欠乏では形質転換体のLhcb1タンパク質量が増加することが分かった。しかし、過剰なLhcb1の蓄積は抑制されることが分かったため、イネ内生のLhcb1をゲノム編集でノックアウトする作業を進めている。イネのLhcb1は3コピーしかなく、塩基配列は極めて保存性が高いため、ゲノム編集後の第一世代で2コピーがホモで編集された変異体が得られている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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