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Study on a resistibility mechanism - Mehler reaction - of photosynthesis against light stress in conifer

针叶树光合作用抵抗光胁迫机制——梅勒反应的研究

基本信息

批准号：
19K06148
负责人：
津山孝人
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の成長に光は必須であるが、強過ぎる光は害となる。これは、強光が光合成の阻害（光阻害）を引き起こすためである。進化の過程で植物は、光阻害を回避する様々な仕組みを発達させてきた。その一つに葉緑体チラコイド膜における酸素還元反応―メーラー（Mehler）反応―がある。申請者らは以前、裸子植物（種数で換算すると裸子植物の7割は針葉樹）は被子植物よりも同反応の能力が約10倍高いことを見出した。本研究は、針葉樹におけるメーラー反応の制御機構や生理的意義を明らかにすることを目的とする。光合成電子伝達反応はチラコイド膜における二つの光化学系（系Iおよび系II）によって駆動される。まず、系Ⅱにおいて光のエネルギーを利用して水分子が分解され、生成した電子は電子伝達鎖に供給される。電子は系Ⅱから系Ⅰを経てNADP+へと伝達される。この一連の反応はリニア（linear）電子伝達反応と呼ばれる。生成したNADPHとATP（リニア電子伝達と共役して合成される）は炭酸固定やその他の代謝で消費される。メーラー反応は、リニア電子伝達反応においてNADP+が不足する状況下（ATPが不足する状況下）、系Ⅰ下流で起きる酸素還元反応であり、電子伝達鎖の還元レベルを調節する役割を担う。針葉樹が一般に環境ストレスに強いことと考え合わせると、針葉樹において大きなメーラー反応は、強光や乾燥などの環境ストレスに対する防御に寄与しているように思われる。針葉樹におけるメーラー反応の制御機構を調べるために、被子植物のモデル植物シロイヌナズナを用いた。シロイヌナズナの各種変異体を用いて解析を行った結果、系Ⅰサイクリック（cyclic）電子伝達反応が大きいとメーラー反応が小さくなることが分かった。系Ⅰサイクリック電子伝達反応は、系Ⅰ下流のNADPHからPQ（プラストキノン：系Ⅱと系Ⅰとの間の電子伝達体）へ電子を戻す反応である。メーラー反応と系Ⅰサイクリック電子伝達とは競合する。

The growth of plants must be strong, strong and harmful. Light and light combined damage (light resistance) The evolution process of plant resistance, light resistance to avoid the formation of a group of people to achieve the same goal. In the chloroplast membrane, acid reduction occurs-Mehler reaction-. The applicant's previous, naked seed plants (number of naked seed plants and 7 cut conifers) and angiosperms have a capacity of about 10 times higher. The purpose of this study is to clarify the physiological significance of the control mechanism of pine and cypress. Photosynthetic electron transfer reaction system (system I and system II) In the second part of the system, the light is generated by the decomposition of water molecules, the generation of electrons and the supply of electrons. The electron system II is divided into two parts: the electron system II and the electron system I. A series of anti-anti-corruption (linear) electronic anti-corruption calls Production of NADPH and ATP (free electron transport and co-production) and carbon fixation and other metabolic processes Under the condition of NADP+ deficiency (ATP deficiency), the system I downstream starts to recover the acid element, and the electronic transmission lock recovers the element. For pine and cypress trees, the environment is strong, the environment is strong, and the environment is strong. The control mechanism of pine and cypress plants and angiosperms is adjusted. The results of the analysis of the various variants of the system are as follows: System I electron transfer reaction, System I downstream NADPH transfer reaction (System II electron transfer reaction) The first one is the electronic one.

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

針葉樹の光合成機能解析III－系Ⅰサイクリック電子伝達反応の検出条件－

针叶树光合功能分析III-系统I循环电子转移反应检测条件-

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Matsuoka Shunsuke;Doi Hideyuki;Masumoto Shota;Kitagawa Ryo;Nishizawa Keita;Tanaka Kaho;Hasegawa Motohiro;Hobara Satoru;Osono Takashi;Mori Akira S.;Uchida Masaki;津山孝人
通讯作者：
津山孝人

針葉樹の光合成機能解析Ⅱ－光化学系Ⅰサイクリック電子伝達反応の抑制－

针叶树光合功能分析II-光系统I循环电子转移反应的抑制-