進化における光合成色素の獲得過程を再現する試み

尝试重现进化过程中光合色素的获取过程

• 批准号: 12874116
• 负责人: 田中 歩
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12874116/
• 关键词: CAO; 光合成; 光合成色素; 進化; 葉緑体; 多様化

申請者はクロロフィルb合成遺伝子を単離し、その分子系統学的解析をおこなった結果,現在の葉緑体やラン藻の共通祖先は,クロロフィルbとフィコビリンの両方の色素を持ち合わせた原核型光合成生物であることを明らかにした。光合成生物の進化にとって,新しい色素の獲得や消失は重要なイベントであったことを示したが、それら進化の生化学的過程に関しては全く知ることができなかった。そこで申請者は,クロロフィルbを持たないラン藻に,クロロフィルb合成遺伝子CAOを導入し,クロロフィルbを合成させることによって,過去に起こった新しい色素との出会いを部分的に再現した。CAOが導入されたラン藻は、クロロフィルb合成、合成されたクロロフィルbは光化学系Iに取りこまれていた。光化学系Iに取りこまれたクロロフィルbは、捕捉した光エネルギーを近傍のクロロフィルaにほぼ100%の効率で伝達していることが明らかになった。光化学系Iのスペクトル解析を行ったところ、ある特定なクロロフィルa結合サイとに優先的にクロロフィルbが取りこまれていることが明らかになった。異なった色素に対する結合の可塑性が、新しい色素を獲得するのに重要な役割を担っていると思われる。

The applicant's molecular phylogenetic analysis of chloroplasts and algae shows that the common ancestor of chloroplasts and algae is the same as that of protokaryotes. The evolution of photosynthetic organisms is related to the acquisition and disappearance of new pigments. The applicant shall introduce the new pigment into the plant, and the new pigment shall be produced in the plant. CAO is introduced into the photochemical system. Photochemical system I select from among the following categories: capture of light; efficiency of 100%; and capture of light. Photochemical system I'm going to analyze this in a specific way, in combination with a preferential way. The plasticity of different pigment combinations and the important role of new pigment acquisition are discussed.

项目成果

R.Tanaka: "Ouer expression of chlorophyllide a oxygencse(CAO)enlarges antenna size of photosystemII in Arabidopsis thaliana"Plant J. 26. 365-374 (2001)

R.Tanaka：“叶绿素 a 氧酶 (CAO) 的 Ouer 表达扩大了拟南芥光系统 II 的天线尺寸”Plant J. 26. 365-374 (2001)

S.Satoh: "Chlorophyll b expressed in cyanobacteria functions as eight-harvesting antenna in photosystemII through flexibility of the proteins."J.Biol.chem.. 276. 4293-4297 (2001)

S.Satoh：“蓝藻中表达的叶绿素 b 通过蛋白质的灵活性在光系统 II 中充当八收获天线。”J.Biol.chem.. 276. 4293-4297 (2001)

U.Oster: "How chlorophyll b is made : cloning and functinal expression of the gene encoding the key enzyme for chlorophyll b biosynthesis (CAO) from Arabidopsis theliana."The plant J.. 21. 305-310 (2001)

U.Oster：“叶绿素 b 是如何产生的：编码拟南芥叶绿素 b 生物合成 (CAO) 关键酶的基因的克隆和功能表达。”植物 J.. 21. 305-310 (2001)

田中 歩: "光しい光合成色素の獲得と植物の進化"生命誌. 30. 8-9 (2001)

田中步：“明亮光合色素的获取和植物进化”《生物杂志》30. 8-9 (2001)。

R.Tanaka: "Overexpression of chlorophyllidea oxygenase (CAO) enlarges the antenna size of photosystem II In Arabidopsis Thaliana"The Plant J. (in press). (2001)

R.Tanaka：“拟南芥中叶绿素加氧酶 (CAO) 的过度表达扩大了光系统 II 的天线尺寸”The Plant J.（正在出版）。