温帯落葉樹林の林床草本の葉の光合成電子伝達系の制御機構の多様性の解析

温带落叶林林地草本植物叶片光合电子传递链控制机制多样性分析

• 批准号: 22H02704
• 负责人: 野口 航
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02704/
• 关键词: 林床草本; 光合成電子伝達系; フェノロジー; 光合成の保護機能

林床で同所的に生育する異なる3種類のフェノロジー（春植物、夏植物、常緑草本）の植物種を用いて、光合成電子伝達系の制御機構とその多様性を明らかにする。以下の仮説を立て、検証することを目的とした。仮説1) 寿命が短い春植物の葉では、低温下でもCO2吸収速度を高くするために、高い光合成電子伝達が維持されるしくみがある。仮説2) 生育期間に被陰される期間が長い夏植物は少ない光でも有効に光合成生産するために、弱光下で光合成電子伝達速度が高い。仮説3) 葉の寿命が長い常緑草本では、林床が明るい冬に低温・強光からの保護機能が変化するとともに、光合成電子伝達速度が増加する。2022年度は、キャンパス内の落葉樹林の林床に自生する春植物、夏植物、常緑草本種から複数種を選んで、自生地の環境計測（光強度と気温）とともに光合成電子伝達系の季節変化を測定をし、サンプリングを進めた。常緑草本種のショウジョウバカマやイカリソウでは、林床の光環境が明るくなる秋から冬にかけて光化学系IIの電子伝達速度が大きく増加した。酸化しうる光化学系Iの反応中心P700量が冬に減少するとともに、光化学系Iの電子伝達速度の季節変化は小さかった。光化学系IIの電子伝達速度が低い夏季でも、光化学系Iの電子伝達速度が維持され、循環的電子伝達速度が機能している可能性がある。一方、春植物のキクザキイチゲやセツブンソウは、林冠樹木が葉が展開する前に光化学系IIの電子伝達速度が一過的に高く、林冠樹木が葉が展開後すぐに低下した。夏植物のウバユリは林冠樹木の葉が展開する時期に葉が展開し、そのときの光化学系IIの電子伝達速度が一番高く、その後低下していた。サンプリングした葉を用いて、光合成タンパク質の予備的な定量実験を進めた。また光合成色素定量のための精度の高い測定法を確立した。

The diversity of plant species (spring plants, summer plants, evergreen herbs), photosynthetic electron transfer systems, and their control mechanisms are clearly defined. The following is an explanation of the purpose of the investigation. 1) The life span of the leaves of plants is short, and the CO2 absorption rate is high at low temperature. The photosynthetic electron absorption rate is high. 2) During the growth period, the plant was shaded for a long time. Under low light, the photosynthetic electron transmission speed was high. 3) The life span of leaves is longer than that of evergreen herbs, and the protective function of forest beds is longer than that of winter, and the speed of photosynthesis electron transmission is increased. In 2022, the forest beds of deciduous trees in the forest were selected from spring plants, summer plants and evergreen herbs, and the environmental measurement of natural sites (light intensity and temperature) was carried out. The electron transfer velocity of the evergreen herb species increases rapidly in the light environment of the forest bed and the autumn. The amount of P700 in the reaction center of photochemical system I decreases, and the electron arrival speed of photochemical system I decreases. The electron transmission speed of the Department of Photochemistry II is low in summer, the electron transmission speed of the Department of Photochemistry I is maintained, and the electron transmission speed of the cycle is functional. The speed of electron radiation in the photochemical system II is higher than that in the canopy before the leaves are expanded. The electron transfer velocity of summer plants is higher and lower than that of forest canopy trees. The quantitative analysis of the synthesis and preparation of the pigment is carried out. A highly accurate method for quantitative determination of photosynthetic pigments was established.

项目成果

寒冷圏の常緑樹はなぜ低温下でも緑を保つことができるのか？

为什么冰冻圈中的常绿树木即使在低温下也能保持绿色？

• 发表时间: 2022
• 作者: Kohda Masanori;Bshary Redouan;Kubo Naoki;Awata Satoshi;Sowersby Will;Kawasaka Kento;Kobayashi Taiga;Sogawa Shumpei;田中亮一;田中亮一
• 通讯作者: 田中亮一

Dynamic seasonal changes in photosynthesis systems in leaves of Asarum tamaense, an evergreen understorey herbaceous species

常绿林下草本植物细辛叶片光合作用系统的动态季节变化

• DOI: 10.1093/aob/mcac156
• 发表时间: 2023
• 期刊: Annals of Botany
• 影响因子: 4.2
• 作者: Naoki Wada;Issei Kondo;Ryouichi Tanaka;Junko Kishimoto;Atsuko Miyagi;Maki Kawai-Yamada;Yusuke Mizokami;Ko Noguchi
• 通讯作者: Ko Noguchi

Low N level increases the susceptibility of <scp>PSI</scp> to photoinhibition induced by short repetitive flashes in leaves of different rice varieties

低氮水平增加<scp>PSI</scp>对不同水稻品种叶片短时间重复闪光引起的光抑制的敏感性

• DOI: 10.1111/ppl.13644
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physiologia Plantarum
• 影响因子: 6.4
• 作者: Ozaki Hiroshi;Takagi Daisuke;Mizokami Yusuke;Tokida Takeshi;Nakamura Hirofumi;Sakai Hidemitsu;Hasegawa Toshihiro;Noguchi Ko
• 通讯作者: Noguchi Ko

Tight relationship between two photosystems is robust in rice leaves under various nitrogen conditions

在不同氮条件下，水稻叶片中两个光系统之间的紧密关系是牢固的

• DOI: 10.1007/s10265-022-01431-7
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Plant Research
• 影响因子: 2.8
• 作者: Ozaki Hiroshi;Mizokami Yusuke;Sugiura Daisuke;Sohtome Takayuki;Miyake Chikahiro;Sakai Hidemitsu;Noguchi Ko
• 通讯作者: Noguchi Ko

ミトコンドリア呼吸鎖の阻害による光合成電子伝達系の制御機構への影響

抑制线粒体呼吸链对光合电子传递链控制机制的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 小西達久;野口 航
• 通讯作者: 野口 航