光化学系IIの修復におけるサイクリック電子伝達の役割解明

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K18561
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 高橋 拓子 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50748126)
• 研究協力者: 西山 佳孝 ; 髙木 健輔
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 光合成 / シアノバクテリア / 光化学系II / 光阻害 / 電子伝達

研究成果の概要

光合成生物において、過剰な光エネルギーを熱として放散する熱放散は強光下での光合成に重要である。我々はシアノバクテリアのNPQに重要なオレンジカロテノイドプロテインの欠損株および過剰発現株を作製し、熱放散レベル、PSII光阻害等について解析した。その結果、細胞内のオレンジカロテノイドプロテインレベルが高いほど高いNPQを示し、光阻害に耐性を示した。この結果は、Plant Cell and Physiology (2019) に掲載された。また、光順化の一つであるサイクリック電子伝達の変異株を作製し解析を行ったところ、光環境変動時にサイクリック電子伝達が何らかの役割を果たすことが示唆された。

自由記述の分野

植物生理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに、オレンジカロテノイドが強光からの光化学系の保護に寄与することは示されていたが、そのメカニズムは議論があった。我々の結果は、オレンジカロテノイド依存的なNPQが、活性酸素種の一種である一重項酸素の発生を抑えることで酸化ストレスに弱い翻訳伸長反応の保護につながり、その結果として光阻害につながったことを示した。さらに、シアノバクテリアに存在する２つのサイクリック電子伝達経路（NDH, PGR5）のうち、PGR5経路の生理的意義について研究事例はほとんどなかったが、本研究により、PGR5経路は光環境変動時に何らかの役割を果たすことが示唆された。