常緑針葉樹の光合成調節機構の複合体プロテオミクスおよび分光学的手法よる統合的解析

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本年度は、イチイのチラコイド膜の精製方法を改良し、より自然な状態に近いと思われるチラコイド膜を夏と冬のイチイの葉から精製した。このイチイのチラコイド膜の時間分解クロロフィル蛍光解析を行ったところ、冬には光化学系２において非常に早い(およそ40ピコ秒以内）熱放散が増加しているという結果が得られた。また、以前の方法で精製したチラコイド膜には顕著に見られなかった、光化学系２から光化学系１へのエネルギー移動（スピルオーバー）が数ナノ秒の速度で顕著に増加していることが観察された。前者は、光化学系２のアンテナからの熱放散と思われ、この現象にはEarly light-induced protein (ELIP)が関与すると考えられる。一方、後者は、光化学系２と光化学系１の相互作用の増加が考えられる。したがって、冬季にはELIPとスピルオーバーの両方で熱放散が行われていることが示唆された。また、森林総研北海道支所において、また、４種類の常緑針葉樹（イチイ、トドマツ、エゾマツ、アカエゾマツ）の冬期の光合成応答を解析し、いずれにおいても冬期に強く光化学系２の量子収率が低下するが、冬期のキサントフィル色素の蓄積はイチイとトドマツにおいてより顕著に見られる一方、春季の光化学系II量子収率の回復はこれらの２種がエゾマツ、アカエゾマツよりも早く見られた。これらの結果から、４種の樹種の冬期の低温強光条件への応答の違いが示唆される。また、イチイのElip遺伝子をシロイヌナズナに導入した遺伝子組み換え植物を作出した。現段階では、この植物において特徴的な形質は観察されていないが、持続的な熱放散の観察手法を改良し、さらなる解析を行う予定である。