| 研究課題/領域番号 |
20K06684
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
伊藤 繁 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (40108634)
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| 研究分担者 |
木村 明洋 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (20345846)
井原 邦夫 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 准教授 (90223297)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | photosynthesis / oxygen evolution / far red light / chlorophyll d / chlorophyll f / reaction center / photosynthesis model / theoretical model / 光合成 / クロロフィルf / クロロフィルd / クロロフィルa / 近赤外光 / 理論モデル / 光反応 / シアノバクテリア / 光合成反応中心 / 酸素発生 / クロロフィルーf / クロロフィルーd / 構造決定 / 励起子理論 / クロロフィル / 励起エネルギー移動 / 励起子理論モデル / 遠赤外光合成 / 蛍光寿命 / 光合成細菌 / 光化学系Ⅰ反応中心 / 光エネルギー利用 / 励起エネルギー移動理論 / 進化 / 環境適応 / タンパク質構造決定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年発見された、 Chl a(クロロフィルa)より長波長に吸収帯をもつ① Chl d, ②Chl f, ③会合型Chl a (red-Chl a)色素（図１）のいずれかにより、700-800nmの近赤外光だけでも光合成可能なシアノバクテリア、藻類、コケの「近赤外光を使う酸素発生型光合成（FR-O２型光合成）」の光反応機構を検討する。生化学、生物物理的解析、ピコ秒レーザ分光実験などを行い、励起子理論モデルを用いて理論解析する。さらに広範な「FR-O２型光合成系」を調べ、従来の可視光型光合成との違い、多様性、変動範囲、限界を確認し、その「秘められた能力」を理解して応用を考える。
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| 研究成果の概要 |
植物とシアノバクテリアの行う酸素発生光合成は、可視光のエネルギーを利用し、生命の使うほぼ全エネルギーを供給する。H2Oを可視光のエメルギーで分解し、副産物O2を大気中に放出し、取り出した電子でCO2を生命中に固定して、生命活動を支える。しかし近年、常識を覆す近赤外光のみで酸素発生をする光合成系が、我々も関わり発見された。これらは新型色素クロロフィルdやf（Chl d, Chl f）を使う。
新型dーf型反応中心を対象に実験と理論両面から研究を進めた。理論家と協力し、「反応中心の理論モデル」を分子構造に基づき作成し、「なぜ、この構造が必要なのか？」を理論モデルも使い検討した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
植物の行う酸素発生型光合成では,クロロフィルa(Chl a)が吸収する可視光が必要である。しかし近年、我々も発見にかかわったクロロフィルd（Chl d）を使う系や、Chl f を使う酸素発生光合成は エネルギーの低い近赤外光（FR光）で、同じことができる。Chl f やChl dを使う光合成系の構造と作動原理をしらべた。分子構造を利用して、計算機内に、50-100分子のChlを内部にもつ光合成分子モデルを作成し、理論的にしらべた。この結果は、光合成の作動原理の理解に新しい概念をあたえ、光合成生物の生息域の推定や、人工光合成系の設計などにも役だつ。
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