野外の変動光下の光合成への光化学系Iのみを駆動する遠赤光の多面的寄与

われわれは個葉レベルの非破壊測定によって、強光と弱光とが繰り返す変動光下で、遠赤色光（FR光）が存在しないとPSIが容易に損傷されること、FR光が、弱光から強光への移行時にPSIを光損傷から守り、弱光下では光合成速度を高めることを明らかにした。本研究では、次の仮説をin vitro測定を含む種々の測定により実証する。仮説1: 弱光→強光移行時、FR光によってPSIの循環的電子伝達系が駆動され、H＋がチラコイド膜内腔に汲み込まれる。 内腔のpHの低下が光合成調節によりシトクロムb/f複合体活性を抑え、PSIへの電子の流れおよび活性酸素生成を抑制する。仮説2: 強光→弱光移行時、FR光は、強光下ではたらく過剰エネルギー熱散逸機構の停止を速め、ATP合成に必須なプロトン駆動力保持に寄与する。本年度は以下のような成果が得られた。515 nmにおいて見られるカロチノイドシフトによる吸収変化によって、生葉のチラコイド膜のエネルギー状態を推定する方法が開発され、その後よく用いられている。この方法により、プロトン駆動力の大きさと、ΔpHと膜電位（Ψ）との寄与率が推定されている。しかし、FR光が存在する場合には、この方法の適用は難しかった。各種イオノフォアを生葉に与えて、FR光がカロチノイドシフトに及ぼす効果を解析したが、in vitroの詳しい解析を行わなければ結果の解釈は不可能であると判断した。まず、パルス変調蛍光計を改造して、9ーアミノアクリジンによるΔpHのin vitro測定系を構築した。単離チラコイド膜系を用いて、プロトン駆動力への光化学系Iの循環的電子伝達系の寄与を測定することに成功した。

われわれは個葉レベルの非破壊測定によって、強光と弱光とが繰り返す変動光下で、遠赤色光（FR光）が存在しないとPSIが容易に損傷されること、FR光が、弱光から強光への移行時にPSIを光損傷から守り、弱光下では光合成速度を高めることを明らかにした。本研究では、次の仮説をin vitro測定を含む種々の測定により実証する。仮説1: 弱光→強光移行時、FR光によってPSIの循環的電子伝達系が駆動され、H＋がチラコイド膜内腔に汲み込まれる。 内腔のpHの低下が光合成調節によりシトクロムb/f複合体活性を抑え、PSIへの電子の流れおよび活性酸素生成を抑制する。仮説2: 強光→弱光移行時、FR光は、強光下ではたらく過剰エネルギー熱散逸機構の停止を速め、ATP合成に必須なプロトン駆動力保持に寄与する。本年度は以下のような成果が得られた。515 nmにおいて見られるカロチノイドシフトによる吸収変化によって、生葉のチラコイド膜のエネルギー状態を推定する方法が開発され、その後よく用いられている。この方法により、プロトン駆動力の大きさと、ΔpHと膜電位（Ψ）との寄与率が推定されている。しかし、FR光が存在する場合には、この方法の適用は難しかった。各種イオノフォアを生葉に与えて、FR光がカロチノイドシフトに及ぼす効果を解析したが、in vitroの詳しい解析を行わなければ結果の解釈は不可能であると判断した。まず、パルス変調蛍光計を改造して、9ーアミノアクリジンによるΔpHのin vitro測定系を構築した。単離チラコイド膜系を用いて、プロトン駆動力への光化学系Iの循環的電子伝達系の寄与を測定することに成功した。