樹木に特異的な温度感応性色素サイクルとオルガネラクロストークによる環境適応機構

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21580187
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 森林科学
• 研究機関: 長岡工業高等専門学校
• 研究代表者: 柴田 勝 長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (30300560)
• 研究分担者: 野口 航 東京大学, 理学研究科, 准教授 (80304004)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 樹木 / 色素 / ミトコンドリア / 葉緑体 / 光合成

研究概要

季節的な周期性を示す環境適応機構の一つとして、樹木の葉内では草本植物にはほとんど見られない色素(α-カロチン、ルテインエポキシド)を中心に8種類のカロチノイドが協調的に応答していた。これらの色素間の変動や光利用効率などを詳細に分析することで、「4種類の色素サイクルと1種類の光利用効率を制御する因子」が機能していたことを突き止めた。このような応答により、草本植物とは明らかに異なる光合成の環境適応機構が樹木に存在していることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Distinct responses of the mitochondrial respiratory chain to long-and short-term high light environments in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Yoshida, Chihiro K Watanabe, Takushi Hachiya, Danny Tholen, Masaru Shibata, Ichiro Terashima, Ko Noguchi
  • 雑誌名: Plant Cell Environment 巻: 34 ページ: 618-628
• [雑誌論文] Simultaneous Determination of in vivo Plastoquinone and Ubiquinone Redox States by HPLC-Based Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Yoshida, Masaru Shibata, Ichiro Terashima, Ko Noguchi
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: vol51 ページ: 836-841
• [雑誌論文] De novo biosynthesis of fatty acids plays critical roles in the response of the photosynthetic machinery to low temperature in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsuneaki Takami, Masaru Shibata, Yoshichika Kobayashi, Toshiharu Shikanai
  • 雑誌名: Plant cell Physiology 巻: 51 ページ: 1265-1275
• [雑誌論文] LIL3, an LHC-like protein, plays an essential role in chlorophyll and tocopherol biosynthesis by stabilizing geranylgeranyl reductase (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryouichi Tanaka, Maxi Rothbart, Seiko Oka, Atsushi Takabayashi, Kaori Takahashi, Masaru Shibata, Fumiyoshi Myouga, Reiko Motohashi, Kazuo Shinozaki, Bernhard Grimm, Ayumi Tanaka
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS) 巻: 107 ページ: 16721-16725
• [学会発表] 季節変化に伴う樹木葉の生理的変化～呼吸による光合成の最適化～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂牧康平,柴田勝
  • 学会等名: 第17回高専シンポジウム
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] 葉内の光応答性プラストキノンの定量とその酸化還元応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田勝,秋山雄希
  • 学会等名: 第17回高専シンポジウム
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] 葉内の光応答性プラストキノンの分別定量とその酸化還元応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋山雄希,津山孝人,柴田勝
  • 学会等名: 第一回北陸植物学会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] 樹木特異的な色素サイクルが光合成電子伝達に与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴田勝・樋山麻美・松本拡太
  • 学会等名: 日本森林学会第121回大会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] 機能性プラスとキノンの定量・定性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴田勝・秋山雄希・樋山麻美
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] Distinct responses of the mitochondrial respiratory chain to long-and short term high light environments in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Yoshida, Chikako K Watanabe, Takushi Hachiya, Masaru S Shibata, Ichiro Terashima, Ko Noguchi
  • 学会等名: 第一回光合成学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20100600
• [学会発表] 樹木特異的な色素サイクルが光合成電子伝達に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田勝・樋山麻美・松本拡太
  • 学会等名: 日本森林学会第121回大会
  • 年月日: 20100400
• [学会発表] クロロフィル合成およびトコフェロール合成に関与する, LHCモチーフを持つタンパク質の同定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中亮一, Maxi Rothbart,岡征子,柴田勝,明賀丈史,本橋令子,篠崎一雄, Bernhard Grimm
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] 脂肪酸が低温下の光合成電子伝達に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高見常明,柴田勝,小林善親,鹿内利治
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] Determination and physiological functions of active quinones in plant intact leaves (2010)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Yuki, Akita Syunsuke and Shibata Masaru
  • 学会等名: 17^<th> Asia Symposium on Ecotechnology
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] 樹木に特異的な色素サイクルが光合成電子伝達に与える影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田勝,樋山麻美,松本拡太
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 植物ミトコンドリアによる光合成の最適化について (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部悠太、細貝和彦,柴田勝
  • 学会等名: 2009年日本化学会関東支部・高分子学会北陸支部合同新潟地方大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20090800
• [学会発表] 木本植物における色素サイクルの生理機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本拡太,樋山麻美,細貝和彦,柴田勝
  • 学会等名: 2009年日本化学会関東支部・高分子学会北陸支部合同新潟地方大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20090800
• [学会発表] 樹木葉における光化学系タンパク質複合体の色素組成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樋山麻美,松本拡太,細貝和彦,柴田勝
  • 学会等名: 2009年日本化学会関東支部・高分子学会北陸支部合同新潟地方大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20090800