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

远红光的多方面贡献仅驱动光系统 I 在野外可变光下进行光合作用

基本信息

批准号：
22H02640
负责人：
寺島一郎
金额：
$ 11.23万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02640/
关键词：
カロチノイドシフト ΔpH カリウム循環的電子伝達系遠赤光光化学系I

项目摘要

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。

通过在各个叶片水平上的无损测量值，我们表明，在没有远红光（FR光）的情况下，在强和弱光之间反复的波动下，PSI很容易受损，并且FR光可以在弱光下从弱光到强光降低光合作用时，可以保护PSI免受光损伤。在这项研究中，通过各种测量结果证明了以下假设，包括体外测量：假设1：在弱光到高光转变期间，FR光驱动PSI的环状电子转移系统，H+泵入囊体膜腔。降低的管腔pH控制光合作用以抑制细胞色素b/f复合活性，并抑制电子流向PSI和活性氧的流动。假设2：在从强光到弱光的过渡过程中，FR速度速度在强光下运行的多余能量热耗散机制的停止，并有助于保留对ATP合成必不可少的质子驱动力。今年，取得了以下结果：已经开发了一种方法来估计原始叶片中类囊体膜的能量状态，这是由于可在515 nm处看到的类胡萝卜素移位引起的吸收变化，此后已被使用。该方法估计质子驱动力的大小以及ΔPH和膜电位（ψ）的贡献率。但是，在存在FR光的情况下，这种方法很难应用。将各种离子载体应用于原始叶子，以分析FR光对类胡萝卜素移位的影响，但确定如果没有详细的体外分析，就无法解释结果。首先，对脉冲调节荧光计进行了修改，以使用9-氨基acridine构建ΔPH的体外测量系统。使用孤立的类囊体膜系统，我们成功地测量了光系统I环状电子转移系统对质子驱动力的贡献。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Cost-benefit analysis of mesophyll conductance: diversities of anatomical, biochemical and environmental determinants

叶肉电导度的成本效益分析：解剖学、生化和环境决定因素的多样性

DOI：
10.1093/aob/mcac100
发表时间：
2022
期刊：
Annals of Botany
影响因子：
4.2
作者：
Mizokami Yusuke;Oguchi Riichi;Sugiura Daisuke;Yamori Wataru;Noguchi Ko;Terashima Ichiro
通讯作者：
Terashima Ichiro

Mixed population hypothesis of the active and inactive PSII complexes opens a new door for photoinhibition and fluorescence studies: an ecophysiological perspective

DOI：
10.1071/fp21355
发表时间：
2022-07-13
期刊：
FUNCTIONAL PLANT BIOLOGY
影响因子：
3
作者：
Kono, Masaru;Miyata, Kazunori;Terashima, Ichiro
通讯作者：
Terashima, Ichiro

野外変動光下での光合成における遠赤色光の役割

室外光变化下远红光在光合作用中的作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
河野優;寺島一郎
通讯作者：
寺島一郎

Photoinhibition of PSI and PSII in Nature and in the Laboratory: Ecological Approaches

自然界和实验室中 PSI 和 PSII 的光抑制：生态学方法

DOI：
10.1007/124_2022_67
发表时间：
2023
期刊：
Progress in Botany
影响因子：
0
作者：
Kono Masaru;Oguchi Riichi;Terashima Ichiro
通讯作者：
Terashima Ichiro

チラコイド膜反応系におよぼす遠赤光の効果：生化学的解析

远红外光对类囊体膜反应体系的影响：生化分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kono Masaru;Miyata Kazunori;Matsuzawa Sae;Noguchi Takaya;Oguchi Riichi;Suzuki Yoshihiro;Terashima Ichiro;寺島一郎，河野優
通讯作者：
寺島一郎，河野優