Comprehensive study of excessive light stress response in plants

植物过度光胁迫反应的综合研究

• 批准号: 21H05040
• 负责人: 皆川 純
• 金额: $ 121.06万
• 依托单位: National Institute for Basic Biology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H05040/
• 关键词: 光合成; 環境適応; NPQ; クライオ電子顕微鏡; 高速AFM; 葉緑体

Ostreococcus tauriは、海洋に偏在するピコ植物プランクトンであり、初期分岐型緑藻である。クライオ電子顕微鏡による構造解析により、その光化学系I超複合体は、光捕集複合体I（LHCI）および原始生物特有の光捕集複合体（Lhcp）と集合することによって光捕集能力を拡大させており、陸上植物型とコア緑藻型のPSI超複合体のハイブリッドな特徴を示していることがわかった。PSIコアの片側にはLHCIベルト、もう片側にPsaGとPsaHの間にはLHCIハーフベルトが結合していた。Lhca6とPsaKの間の第三の側面にはアミノ末端のスレオニンがリン酸化された1個のLhcp1モノマーと8個のLhcp2モノマーが、3つの三量体としてオリゴマー化しPSIと会合していた。Lhcp1のリン酸化とPSIの光捕集能は可逆的な光化学反応を示したことから、OtPSI-LHCI-Lhcp超複合体の形成は光強度変化によって誘導されるリン酸化依存的な機構による可能性が高いことも示唆された。非光化学消光（NPQ）は、緑藻類においては光保護タンパク質LHCSR1、LHCSR3、PsbSによって制御されている。最近、これらの光保護タンパク質をクラミドモナスにおいて過剰発現させることで、NPQ応答が著しく高くなるdet1-2 phot変異体が発見された。この応答がクラミドモナス細胞に与える生理的影響を詳細に解析したところ、野生型細胞が生存できないような高照度下で、det1-2 phot変異株は効率よく増殖できることがわかった。この変異体は、暗所でのPSII断面積が小さく、暗所での光化学消光のクロロフィル蛍光パラメータの上昇（qPd > 1）を示したことから、NPQ状態における周辺部の光捕集複合体II（LHCII）アンテナの剥離が示唆された。

Ostreococcus tauri, marine plant species The structure analysis of photochemistry system I supercomplex I (LHCI) and protobion-specific light harvesting complex (Lhcp) by electron microscope shows the characteristics of phototrapping ability of PSI supercomplex I (LHCI) and PSI supercomplex I (Lhcp). PSI is a combination of LHCI and PsaH. Lhca6 and PsaK are the third bottom surfaces of the three components. The phototrapping energy of Lhcp1 and PSI is highly probable due to reversible photochemical reactions, and the formation of OtPSI-LHCI-Lhcp supercomplexes is highly probable due to the mechanism of light intensity change induced by Lhcp 1 and PSI. Non-photochemical extinction (NPQ), green algae, and other species are protected from light by LHCSR1, LHCSR3, and PsbS. Recently, the light protection system has been developed. The light protection system has been developed recently. The effects of these factors on cell physiology were analyzed in detail. Wild-type cells survived under high illumination. det1-2 phot mutant cells survived. The cross-section area of PSII in the dark is small, and the photochemical extinction of PSII in the dark is increased (qPd > 1). The phototrapping complex II (LHCII) in the peripheral part of PSII in the NPQ state is separated.

项目成果

AFM Imaging of Biological Macromolecules on Supported Lipid Bilayers

支持脂质双层上生物大分子的 AFM 成像

• DOI: 10.5360/membrane.47.10
• 发表时间: 2022
• 期刊: MEMBRANE
• 作者: En Yu;Yamaji Naoki;Ma Jian Feng;Yamamoto Daisuke
• 通讯作者: Yamamoto Daisuke

タンパク質間相互作用による光合成集光システムの調節

通过蛋白质-蛋白质相互作用调节光合光捕获系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Kim E;Minagawa J
• 通讯作者: Minagawa J

Structural basis for light harvesting regulation through state transitions in green algae

通过绿藻状态转换进行光收集调节的结构基础

• 发表时间: 2022
• 作者: Pan X;Tokutsu R;Li L;Takizawa K;Song C;Murata K;Yamasaki Y;Liu Z;Minagawa J;Li M
• 通讯作者: Li M

Chinese Academy of Science(中国)

中国科学院（中国）

The photosystem I supercomplex from a primordial green alga Ostreococcus tauri harbors three light-harvesting complex trimers

• DOI: 10.1101/2022.11.08.515661
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: eLife
• 影响因子: 7.7
• 作者: A. Ishii;Jianyu Shan;X. Sheng;Eunchul Kim;A. Watanabe;Makio Yokono;C. Noda;Chihong Song;K. Murata;Zhenfeng Liu;J. Minagawa