Verification of mutual regulation hypothesis for electron flow and light harvesting system in photosynthesis

光合作用中电子流和光捕获系统相互调节假说的验证

• 批准号: 21K06217
• 负责人: 小澤 真一郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06217/
• 关键词: Photosynthetic control; シトクロムb6f複合体; LHCI; 光化学系I複合体; 光合成; 光エネルギー利用

光合成明反応では電子伝達と集光性アンテナによる光エネルギー利用効率の適切な制御が重要となる。本研究では両者の相関を明らかにすることをめざす。広範囲の光強度に適応した光合成を行ない、遺伝子情報基盤が整備され遺伝子改変手法が確立された緑藻クラミドモナスを材料とする。光合成電子伝達反応と葉緑体ストロマからチラコイド膜ルーメンへのプロトン移動は共役する。プロトン移動により生じたチラコイド膜内外のプロトン濃度勾配形成はATP合成に必須であると同時にNPQ誘導を初めとした光合成反応の防御や制御にも重要である。過度にルーメンが酸性化するとPhotosynthetic controlにより光合成電子伝達が抑制される。シロイヌナズナのpgr1変異株は、より弱いルーメン酸性化状態で光合成電子伝達が抑制されNPQ誘導が低下する。緑藻クラミドモナスにpgr1変異に相当する変異を導入したPETC-P171L株を作出し解析した。PETC-P171L株はシトクロムb6f複合体を正常に蓄積するが、強い光の下では光合成的生育速度が低下した。パルス変調によるクロロフィル蛍光を測定するとシロイヌナズナと同様にNPQ誘導低下を確認した。続いて、暗所かつ嫌気条件下でチラコイド膜ルーメンを酸性化させ、ポンピングプローブ法によって弱い作用光条件の下でカロテノイド吸収の時間変化を測定しシトクロムb6f複合体の電子伝達速度を推定すると、野生株ではシトクロムb6f複合体の電子伝達速度は上昇したがPETC-P171L株では上昇せず、ナイジェリシン添加で観測されなかった。以上のことよりPhotosynthetic controlは、低照度であってもチラコイド膜ルーメンの酸性度により機能すること、自然環境で緑藻クラミドモナスが生育する低酸素低照度の条件では光合成を有利に進めることに貢献することがわかった。

The efficiency of photosynthetic reaction of electrons and light-gathering properties is important. This study is based on the relationship between the researchers and the researchers. The light intensity of the 広法囲の is suitable for the photo synthesis and the operation of the light, and the maintenance of the information base is completedされ缝子 Correction Technique が Established されたgreen algae クラミドモナスを material とする. Photosynthetic electrons react with chloroplasts and move them together. The concentration of プロトン mobile により生 じたチラコイド membrane inside and outside のプロトン concentration is formed はATP synthesis にIt is necessary to use NPQ induction at the same time, and it is important to use photo-synthetic anti-defense and control at the same time. Excessive acidification and photosynthetic control.シロイヌナズナのpgr1変different strainは、より weak いルーメン acidic state でphotosynthetic electron dentaがinhibition NPQ-induced がlower する. Green algae ククラミドモナスにpgr1変differentにequivalentする変differentをimportしたPETC-P171L strain was made and analyzed. The PETC-P171L strain has a normal accumulation of b6f complex and a strong growth rate due to photosynthesis, and a low growth rate due to photosynthesis.パルス変iao によるクロロフィル蛍光をmeasurementするとシロイヌナズナと同様にNPQ-induced low をconfirmationした.続いて, dark place, acidification under the conditions of acidification, ポンピングプローブThe method is to measure the time-varying absorption of でカロテノイド under weak light conditions, and to measure the しシトクロムb6f complex The speed of the combined electron den is estimated, and the speed of the wild strain ではシトクロムb6f complex is estimated The PETC-P171L strain of the rising PETC-P171L strain is the rising one, and the new one is added to the test. AboveのことよりPhotosynthetic control, low illumination, low illumination, acidity, function, natural environment, green algaeクラミドモナスが生するLow acid and low illumination conditions are favorable for photosynthesis and contribution of することがわかった.

项目成果

The algal PETC-Pro171-Leu suppresses electron transfer in the cytochrome b6f under acidic lumenal condition

酸性腔内条件下藻类 PETC-Pro171-Leu 抑制细胞色素 b6f 中的电子转移

• DOI: 10.1101/2021.12.15.472847
• 发表时间: 2021
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Ozawa Shin-Ichiro;Buchert Felix;Reuys Ruby;Hippler Michael;Takahashi Yuichiro
• 通讯作者: Takahashi Yuichiro

RECTOR Program

校长计划

文献リスト

文献列表

ミュンスター大学(ドイツ)

明斯特大学（德国）

緑藻クラミドモナスのシトクロムb6fのPETC-171-ProをLeuに置換した変異株はルーメン酸性下条件で電子伝達速度を強く抑制する

绿藻衣藻突变株中细胞色素 b6f 的 PETC-171-Pro 被 Leu 取代，在酸性瘤胃条件下强烈抑制电子转移速率。

• 发表时间: 2022
• 作者: 小澤真一郎;ブッハート フェリックス;ルイス ルビー;ミヒャエル ヒップラー;高橋裕一郎
• 通讯作者: 高橋裕一郎