緑藻メソスティグマのユニークな光防御機構の解析―淡水性緑藻から陸上植物へ

今年度は3種類の緑藻のPsbS遺伝子およびシロイヌナズナのPsbS遺伝子をシロイヌナズナのnpq4株（PsbS欠損株）に導入した形質転換体を用いて、PAMクロロフィル蛍光解析により、緑藻のPsbS遺伝子の導入によりnpq4株の熱放散能が回復したかどうかを解析した。その結果、まず、シロイヌナズナPsbS遺伝子のみならず、3種類全ての緑藻のPsbS遺伝子の導入株においてnpq4よりも有意に高いNPQ（non-photochemical quencning）を示すことが明らかになった。しかし、NPQは熱放散のみならず、ステート遷移や光阻害の影響を含むパラメータである。そこで、熱放散の（より直接的な）指標であるqEを測定したところ、やはり形質転換体全てでnpq4株よりも高いqE値を示すことが明らかになった。これらの結果は緑藻のPsbS遺伝子がシロイヌナズナにおいても熱放散に機能し得ることを示す結果である。なお、申請者による遺伝子配列解析の結果、（リポジトリに登録されていた）Mesostigma virideのRNA seqデータに由来するPsbS遺伝子の配列は、おそらく、Chlorokybusのものではないかと推測された。なお、ChlorokybusはM. virideの近縁種であり、緑藻の進化における系統的な位置はほぼ同一であるため、本研究の研究デザインには影響はない。また、ストレプト藻類の光化学系の構造解析はまだ行われていない。とりわけ緑藻の進化初期に分岐したM. virideの光化学系の構造を明らかにすることは、緑藻の進化を考える上で重要である。そこで、M. virideの光化学系Iおよび光化学系IIをショ糖密度勾配で分離した結果、まずは光化学系Iについて良好なサンプルが得られたため、その構造解析を試みる予定である。

今年度は3種類の緑藻のPsbS遺伝子およびシロイヌナズナのPsbS遺伝子をシロイヌナズナのnpq4株（PsbS欠損株）に導入した形質転換体を用いて、PAMクロロフィル蛍光解析により、緑藻のPsbS遺伝子の導入によりnpq4株の熱放散能が回復したかどうかを解析した。その結果、まず、シロイヌナズナPsbS遺伝子のみならず、3種類全ての緑藻のPsbS遺伝子の導入株においてnpq4よりも有意に高いNPQ（non-photochemical quencning）を示すことが明らかになった。しかし、NPQは熱放散のみならず、ステート遷移や光阻害の影響を含むパラメータである。そこで、熱放散の（より直接的な）指標であるqEを測定したところ、やはり形質転換体全てでnpq4株よりも高いqE値を示すことが明らかになった。これらの結果は緑藻のPsbS遺伝子がシロイヌナズナにおいても熱放散に機能し得ることを示す結果である。なお、申請者による遺伝子配列解析の結果、（リポジトリに登録されていた）Mesostigma virideのRNA seqデータに由来するPsbS遺伝子の配列は、おそらく、Chlorokybusのものではないかと推測された。なお、ChlorokybusはM. virideの近縁種であり、緑藻の進化における系統的な位置はほぼ同一であるため、本研究の研究デザインには影響はない。また、ストレプト藻類の光化学系の構造解析はまだ行われていない。とりわけ緑藻の進化初期に分岐したM. virideの光化学系の構造を明らかにすることは、緑藻の進化を考える上で重要である。そこで、M. virideの光化学系Iおよび光化学系IIをショ糖密度勾配で分離した結果、まずは光化学系Iについて良好なサンプルが得られたため、その構造解析を試みる予定である。