• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

プロトン駆動力制御ネットワークの遺伝学解析

計画研究

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 16H06555
研究機関京都大学

研究代表者

鹿内 利治  京都大学, 理学研究科, 教授 (70273852)

研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード葉緑体 / 光合成 / チラコイド膜 / プロトン駆動力 / サイクリック電子伝達 / イオンチャネル
研究実績の概要

チラコイド膜のH+/K+アンチポーターと考えられるKEA3の野生型とdpgr変異型(高活性型)をシロイヌナズナで高発現させた。後者は、弱い生育遅延をもたらした。野生型高発現株は、プロトン駆動力に対する膜電位の貢献が増大したが、dpgr型は、プロトン駆動力のサイズが減少した。野生型高発現株は、プロトン濃度勾配依存の電子伝達制御が弱く影響を受けたが、dpgr型株は、大きく影響を受けた。どちらも、変動光に対して感受性を示した。

pgr5-2は、サイクリック電子伝達に弱い異常を示す。この変異株の背景で、NDHを欠損するcrr2及びndhS変異を導入した。二重変異体は、生育に異常は示さないが、NPQの誘導とphotosynthetic controlの誘導に大きな異常を示した。NDHがプロトン濃度勾配の形成に働くことを直接的に証明することに成功した。

サイクリック電子伝達を触媒するNDH複合体が、KEA3のノックアウト背景で、プロトン濃度勾配の解消に必要であることを示唆する結果を得た。このことは、NDH複合体は、プロトン濃度勾配が大きくなりすぎたときに、それを解消する逆反応を触媒する可能性を示唆している。大きすぎるプロトン濃度勾配は、シトクロムb6f複合体で電子伝達を抑制する。光合成をスムーズに立ち上がらせる為には、プロトン濃度勾配を最適化する必要があり、KEA3とともにNDH複合体がその機能を果たしている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ほぼ計画通りに研究が進展している。KEA3の高発現株の解析は、幾分予想外の結果であり、今後はKEA3の基本的な機能を修正する必要があるかもしれない。

今後の研究の推進方策

NDH複合体のプロトン駆動力制御についてデータが蓄積しているので、研究をまとめる。
フラベリアにおけるKEA3の機能について、形質転換体の解析を進める。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Sanghai Normal University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Sanghai Normal University
  • [国際共同研究] CEA Grenoble(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CEA Grenoble
  • [国際共同研究] Padova University(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Padova University
  • [雑誌論文] Contribution of NDH-dependent cyclic electron transport around photosystem I to the generation of proton motive force in the weak mutant allele of pgr52019

    • 著者名/発表者名
      Nakano Hiroshi、Yamamoto Hiroshi、Shikanai Toshiharu
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      巻: 1860 ページ: 369~374

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2019.03.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SPL7 locally regulates copper-homeostasis-related genes in Arabidopsis2018

    • 著者名/発表者名
      Araki Ryoichi、Mermod M?lanie、Yamasaki Hiroaki、Kamiya Takehiro、Fujiwara Toru、Shikanai Toshiharu
    • 雑誌名

      Journal of Plant Physiology

      巻: 224-225 ページ: 137~143

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2018.03.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] PROTON GRADIENT REGULATION 5 contributes to ferredoxin-dependent cyclic phosphorylation in ruptured chloroplasts2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Caijuan、Takahashi Hiroko、Shikanai Toshiharu
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      巻: 1859 ページ: 1173~1179

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2018.07.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stepwise evolution of supercomplex formation with photosystem I is required for stabilization of chloroplast NADH dehydrogenase-like complex: Lhca5-dependent supercomplex formation in Physcomitrella patens2018

    • 著者名/発表者名
      Kato Yoshinobu、Odahara Masaki、Fukao Yoichiro、Shikanai Toshiharu
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 96 ページ: 937~948

    • DOI

      10.1111/tpj.14080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] PGR5-Dependent Cyclic Electron Flow Protects Photosystem I under Fluctuating Light at Donor and Acceptor Sides2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hiroshi、Shikanai Toshiharu
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 179 ページ: 588~600

    • DOI

      10.1104/pp.18.01343

    • 査読あり
  • [学会発表] Structure and assembly of the chloroplast NDH-PSI supercomplex2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiharu Shikanai
    • 学会等名
      The International Conference on Arabidopsis Research
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure, assembly and physiological function of the chloroplast NDH-PSI supercompl2018

    • 著者名/発表者名
      Tohsiharu Shikanai
    • 学会等名
      1st Asia-Oceania International Congress on Photosynthesis
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi