The study on mechanism of iron deficiency-stress tolerance in cyanobacteria

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05814
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: Mizusawa Naoki 法政大学, 生命科学部, 教授 (80342856)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / 光合成 / 光化学系 / 鉄欠乏

Outline of Final Research Achievements

For photosynthetic organisms, iron is an important trace element that is contained in cofactors for photosynthetic electron transport system such as a ferredoxin and cytochromes. The purpose of this study was to clarify the effects of iron-deficiency stress on photosynthetic properties. When cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 cells were cultured under iron-deficient conditions, the growth was temporarily retarded but then gradually restored. During adaptation to iron-deficient conditions, a shift of the chlorophyll Qy absorption band was observed, suggesting that a novel protein complex was generated. In order to analyze this protein complex, we developed a system that simultaneously purifies highly active photosystem II and photosystem I preparations from the same cell culture.

Free Research Field

光合成生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鉄欠乏ストレスは光合成生物が最も受けやすい環境ストレスの1つで、その主要ターゲットは光合成である。これまでの先行研究では、光合成反応過程のうち主にPSIへの影響が解析されてきた。本研究では、同じ細胞培養液から高活性なPSⅡ標品とPSⅠ標品を同時精製するシステムを開発することができた。光合成ではPSⅡとPSⅠが連動した電子伝達系が動いている。両光化学系の解析が可能になったことで、鉄欠乏環境適応過程でおこる光合成系の変化を包括的にとらえることができるようになったという点で学術的意義が大きい。また、鉄欠乏環境への適応機構を解明することは、鉄欠乏耐性作物の開発にもつながり、社会的意義も大きい。