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光合成有効放射再考:光化学系Iのみを駆動する遠赤光の役割の徹底解明

公募研究

研究領域新光合成:光エネルギー変換システムの再最適化
研究課題/領域番号 17H05718
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

寺島 一郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40211388)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード光合成有効放射 / 光化学系Ⅰ / 遠赤光 / 光化学系I
研究実績の概要

野外光環境は激しく変動しており、変動光は葉緑体のPSIを阻害する。種々のPSI保護機構を備えている野生型植物でも、温和な条件の変動光処理によってPSIが障害を受ける。PSIの修復は遅いこと、かつ野外では光強度が変動することから、PSIは保護されなければならない。申請者らは、野外光環境にはPSIのみを励起するFR光(> 700 nm)が豊富に含まれていることに注目した。シロイヌナズナ野生型や野外植物の葉に、変動光に加えてFR光を補光したところ、PSIの光阻害はほぼ完全に抑えられた。
本年度は、FR光による補光が光合成に与える影響を光合成の「調節」の観点から解析する研究を推進した。CO2の取込速度(光合成速度)を測定したところ、FR光は変動光弱光期の光合成速度を促進した。515 nmによる葉緑体チラコイド膜の膜電位変化の測定から、FR光はなんらかの機構でΔψを大きくすることでpmfを大きくすることが示唆された。さらに、ΔpH成分を小さくすることで、強光から弱光に切り替わった時のPSIIのNPQのすみやかな解消にも貢献した。
また、陰生植物クワズイモが光化学系Iに多くの光エネルギーを分配することも見いだした。遠赤光の多い緑陰環境で生育することを考えると意外な結果である。
申請者らのこれまでの研究により、変動光はPSIをターゲットとしたストレス要因になりうる普遍的な現象であることが明らかになり、その傷害を回避して効率よく光合成を行うためには、植物がもつ種々の代替経路だけでなく、FR光の関与が必要であることが実証できた。さらに、これまで光合成測定において無視されがちであったFR光の生理生態学重要性を示した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件) 図書 (3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 環境変動に対する気孔と光合成の応答2018

    • 著者名/発表者名
      木村遼希、寺島一郎、矢守航
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 28 ページ: 28-37

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 環境制御された実験室とは異なる野外の光環境に対する光合成応答2018

    • 著者名/発表者名
      矢守航、河野優、寺島一郎
    • 雑誌名

      遺伝

      巻: 72 ページ: 275-280

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sink-Source Balance and Down-Regulation of Photosynthesis in Raphanus sativus: Effects of Grafting, N and CO22017

    • 著者名/発表者名
      Sugiura Daisuke, Watanabe Chihiro K. A., Betsuyaku Eriko, Terashima Ichiro
    • 雑誌名

      Plant & cell physiology

      巻: 58 号: 12 ページ: 2043-2056

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx132

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FLUCTUATING-LIGHT-ACCLIMATION PROTEIN1, conserved in oxygenic phototrophs, regulates H+ homeostasis and non-photochemical quenching in chloroplasts.2017

    • 著者名/発表者名
      Sato R, Kono M, Harada K, Ohta H, Takaichi S, Masuda S
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 号: 10 ページ: 1622-1630

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx110

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 気孔の環境応答への葉肉の寄与:新しい表皮移植法による検討2018

    • 著者名/発表者名
      寺島一郎
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会およびシンポジュウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 陰生植物の光化学系Iが示す変動光による光阻害への耐久性について2018

    • 著者名/発表者名
      寺島一郎、河野優、矢守航
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体の二酸化炭素定位運動2018

    • 著者名/発表者名
      杉山太一、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 遠赤色光の補光が光合成に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      河野優、矢守航、寺島一郎
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 可視光変動光が光合成系に与える影響と遠赤色光による補光効果2018

    • 著者名/発表者名
      河野優、矢守航、鈴木祥弘、寺島一郎
    • 学会等名
      日本育種学会第134回大会・第60回シンポジュウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Roles of supplementary far-red light in regulation of photosynthesis in fluctuating light in land plants.2018

    • 著者名/発表者名
      河野優、矢守航、鈴木祥弘、寺島一郎
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遠赤色光による陸上植物光合成の調節2018

    • 著者名/発表者名
      河野優、矢守航、寺島一郎
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケにおける葉緑体の二酸化炭素定位運動2018

    • 著者名/発表者名
      杉山太一、寺島一郎
    • 学会等名
      第60回日本植物整理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 気孔応答は変動光条件下におけるバイオマス向上のターゲットとなる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
      第60回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 可視光変動光が光合成系に与える影響と遠赤色光による補光効果2018

    • 著者名/発表者名
      河野優、鈴木祥弘、矢守航、寺島一郎
    • 学会等名
      第66回日本生態学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Roles of Green lights and far-red light in leaf photosynthesis.2018

    • 著者名/発表者名
      Terashima I
    • 学会等名
      NTU-UTokyo Joint Conference Developing Sustainable Future Society in East Asia
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気孔応答の最適化は野外光環境における光合成を促進する2018

    • 著者名/発表者名
      木村遼希、寺島一郎、矢守航
    • 学会等名
      日本光合成学会第9回年会およびシンポジュウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 気孔開度は光合成誘導反応を律速する シロイヌナズナの気孔応答変異体を用いて、気孔開度による光合成誘導反応の律速を示した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
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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 野外変動光下で植物の二酸化炭素取込速度と電子伝達系の活性を測定した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
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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 弱光下で栽培したクワズイモは、変動光による光化学系Iの光阻害に耐性を示す2017

    • 著者名/発表者名
      寺島一郎, 矢守 航, 河野 優
    • 学会等名
      本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] The leaf: A platform for Performing Photosynthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Adams III W W, Terashima I eds.
    • 総ページ数
      575
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319935928
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Leaf Anatomy and Function. In The leaf(Adams III W W, Terashima I eds.)2018

    • 著者名/発表者名
      Oguchi R, Onoda Y, Terashima I, Tholen D
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319935928
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Coordination Between Photosynthesis and Stomatal Behavior. In The leaf(Adams III W W, Terashima I eds.)2018

    • 著者名/発表者名
      Lawson T, Terashima I, Fujita T, Wang Y
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319935928
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 植物生態学研究室HP

    • URL

      http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~seitaipl/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究室URL

    • URL

      http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~seitaipl/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 文部科学省 新学術領域研究 「植物高CO2応答」

    • URL

      http://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~plant/shinryoiki/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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