| 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 |
19H04732
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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 | 東京薬科大学 |
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研究代表者 |
野口 航 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (80304004)
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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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 季節変化 / 光合成 / 常緑多年生草本 / 絶滅危惧種 / 光合成系色素 / 光環境 / 過剰光エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
落葉樹林の林床で１年間光合成をする常緑草本は、夏では高温だが弱光環境、冬では低温で強光環境というストレス環境下で葉の光合成系を維持し、光合成生産を正にしている。しかし、このような常緑草本の光合成系の季節変化を支える生理的なしくみには不明な点が多い。申請者の大学キャンパスに自生する常緑草本のタマノカンアオイなどの葉を用いて、ストレス環境下での光合成系の生理的なメカニズムを明らかにすることを目的としている。
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| 研究実績の概要 |
多摩丘陵の落葉樹林の林床に自生する常緑多年生草本タマノカンアオイは、少ない枚数の葉を１年間利用している。そのため、葉の光合成系が１年間維持されている重要性が高い。本研究では、高温で光強度の弱い夏から低温で光強度が強い冬まで、1年を通して有利ではない環境で、葉の光合成がどのように季節変化するか、タマノカンアオイは取り替えられない葉をどのように保護しているかを明らかにすることを目的とした。
鉢植えした個体を落葉樹の林床に置き、葉のガス交換・電子伝達パラメータの季節変化を測定し、葉をサンプリングした。飽和光下のCO2吸収速度、Rubisco活性の指標であるA-Ciカーブの初期勾配、電子伝達活性の指標であるA-Ciカーブの最大値、光合成電子伝達速度は夏は低く、秋・冬に増加した。一方、光合成系タンパク質には明確な季節変化はなかった。
熱散逸のパラメータNPQが夏から秋・冬に増加した。NPQの増加には、光化学系IIのキサントフィルサイクルの色素が関与する。夏から秋・冬に、アンテラキサンチンやゼアキサンチンの量が増加した。また冬には熱散逸に関与するβカロテンやルテインの量も増加した一方、夏に蓄積していた光捕集に関与するαカロテンやビオラキサンチン量は低下した。タマノカンアオイの葉では、光合成系の色素組成が大きく変化することも、光合成系の維持に重要であると考えられる。
タマノカンアオイおよび同じようなフェノロジーを示すオウレンの葉の光合成電子伝達系や光合成系色素の季節変化も調べた。オウレンでは秋に一過的に光合成電子伝達速度が増加したが、冬には低下した。タマノカンアオイと同様に冬には熱散逸に関与するβカロテンやルテインの量も増加していた。
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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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