| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04713
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
丸山 真一朗 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (50712296)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 葉緑体 / 細胞内共生 / ゲノム / 進化 / 光合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球上の植物の光合成機能を最大限に活用・改良するためには、「光の利用（光受容、集光）」と「光からの防御（光散逸、消光）」のバランスの「再最適化」が重要であると考えられている。本研究では、このバランス調節に重要な光合成アンテナ装置として働くタンパク質に着目し、バランス調節の機能がどのように獲得され、多様化してきたのかを比較進化学的に明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
植物（藻類および陸上植物）など光合成生物の機能を最大限に引き出し、活用するためには、「光を集める機能」と「光を逃す機能」のバランスが、進化上どのように最適化されてきたのかを理解し、それを元に更なる改良を加えて「再最適化」することが重要である。しかし、植物の誕生から多様化の歴史は古く、長い歴史を正確に辿り、その進化を理解することは困難であると考えられてきた。
そこで本研究では、植物の光合成装置に広く含まれる集光アンテナ複合体タンパク質(LHC)の進化とその機能の持つ生態的な意義を、多様な生物群において比較解析することにより、葉緑体内における光合成系の再最適化過程がどのように進展し、多様化してきたのかを比較進化学的に明らかにすることを目的に研究を進めた。
始原的な単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae、シアノバクテリア、シロイヌナズナなどを含めた生理学的・ゲノム科学的解析と、分光学的解析を組み合わせることにより、植物が持つLHCは、「光を集める機能」と「光を逃す機能」との両方に関してこれまで予想されていなかった多様性を持つことが示された。また生理学的実験により、集光機能を持つタンパク質機能が、特定の環境ストレス条件下において細胞の生育に重要な役割を持つことが示唆されたこと。これらのことは、環境変動の幅の大きい生態学的ニッチに進出した種が持つLHCが、穏和な条件では現れにくいが、ストレス環境下において有利となる機能を維持することで、適応的な進化を遂げてきたことを示唆している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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