菖蒲生葉で発見された新規な光合成電子伝達反応の分子機構とその生理的役割の解明

阐明鸢尾叶中发现的新型光合电子转移反应的分子机制及其生理作用

• 批准号: 13740458
• 负责人: 三宅 親弘
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740458/
• 关键词: 光合成; 環境ストレス; 植物; 光傷害; 活性酸素; 菖蒲; PSII; the water-water cycle; 光障害

平成13年度、光合成速度が小さく、過剰な光エネルギーに常にさらされている菖蒲の生葉において、チラコイド膜光化学系II(PSII)内循環的電子伝達反応(CEF-PSII)が機能し、過剰な光エネルギーの安全な散逸をおこなっていることを示唆する結果を、菖蒲チラコイド膜を用いて得た。本年度は、以下に述べるように、CEF-PSIIが、葉緑体で実際に機能していることおよび過剰な光エネルギーの散逸に機能していることをチラコイド膜を用いて明らかにした。モデル葉緑体として、ホウレンソウ生葉から葉緑体を単離した。光合成電子伝達反応速度を酸素吸収速度[V(O_2)]、PSIIの電子伝達速度をクロロフィル蛍光解析により得られるPSIIの量子収率[Φ(PSII)]により評価した。CEF-PSIIの活性発現には、チラコイド膜のΔpH形成を要する。光照射下の葉緑体に、プロトノフォアを添加し、ΔpHを消失させると、V(O_2)の増大が認められるが、Φ(PSII)は減少した。これは、葉緑体でも、光合成電子伝達反応に関係しない電子が、PSII内で流れているつまりCEF-PSIIが機能していることを示す。CEF-PSIIの活性は、光強度の増大とともに増加し、過剰な光エネルギー散逸能をもつthe water-water cycleの活性に匹敵した(平成14年論文報告)。次に、CEF-PSIIの生理機能を明らかにするために、電子受容体濃度およびΔpHを調節することによりV(O_2)の値およびCEF-PSII活性を変化させ、チラコイド膜を光照射した。CEF-PSIIが機能しない条件下では、チラコイド膜の光合成電子伝達活性は速やかに失われ、これはPSIIの光失活によるものであった。つまり、CEF-PSIIが、実際に過剰な光エネルギーの散逸に機能することが明らかになった(平成15年論文報告in press)。

In 2013, the photosynthetic rate was very low, and the photo-generation rate was very high. The electron transfer reaction (CEF-PSII) in the photochemical system II(PSII) showed that the photo-synthesis rate was very low, and the photo-generation rate was very high. This year, CEF-PSII will be used for the production and dissipation of chloroplasts. The chloroplast is a very important part of the growth process. Photosynthetic electron transfer velocity, absorption velocity of photoelement [V(O_2)], electron transfer velocity of PSII, and quantum yield of PSII [Φ(PSII)] were evaluated. The activity of CEF-PSII is important for the formation of ΔpH in the membrane. Under light irradiation, the chloroplasts were increased, ΔpH disappeared, V(O_2) increased, Φ(PSII) decreased. In addition, the function of CEF-PSII is demonstrated by the interaction between chloroplasts and photosynthetic electrons. The activity of CEF-PSII increases with the increase of light intensity, and the activity of the water-water cycle is matched by the dissipation energy of the light generation (Heisei 14-year paper report). The physiological function of CEF-PSII is regulated by light. The concentration of electron acceptor and ΔpH are regulated by light. CEF-PSII photosynthetic electron transfer activity under functional conditions CEF-PSII is a real light emitting device (Heisei 15-year paper report in press).

项目成果

三宅 親弘: "朝倉植物生理学講座3、光合成"朝倉書店. 194 (2002)

Chikahiro Miyake：“朝仓植物生理学讲座3，光合作用”朝仓书店194（2002）。

三宅親弘: "オルタナティブ光合成電子伝達反応-見えてきた! 分子的実体とその生理的役割-"化学と生物. 40・2. 115-122 (2002)

Chikahiro Miyake：“替代光合电子转移反应 - 现在可见！分子实体及其生理作用 -”化学与生物学 40・2（2002）。

Chikahiro Miyake: "Cyclic electron flow within PSII functions in intact chloroplasts from Spinach leaves"Plant Cell Physiology. 43・8. 951-957 (2002)

Chikahiro Miyake：“PSII 内的循环电子流在菠菜叶的完整叶绿体中发挥作用”植物细胞生理学 43・8 (2002)。

Chikahiro Miyake: "Cyclic electron flow within PSII protects PSII from its photoinhibition in Thylakoid membranes from spinach chloroplasts"Plant Cell Physiology. 44・5(In press). (2003)

Chikahiro Miyake：“PSII 内的循环电子流保护 PSII 免受菠菜叶绿体类囊体膜中的光抑制”《植物细胞生理学》44·5（出版中）。

Chikahiro Miyake, Akiho Yokota: "Cyclic Flow of Electrons within PSII in Thylakoid Membranes"Plant Cell Physiology. 42・5. 508-515 (2001)

Chikahiro Miyake、Akiho Yokota：“类囊​​体膜中 PSII 内的电子循环”植物细胞生理学 42・5（2001）。