高温による光阻害機構の解明:光化学系II修復系の阻害

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光合成活性は高温ストレス条件下で低下する。その要因の一つとして、高温による光化学系IIの光阻害がある。近年、高温によりサンゴに共生する共生藻(Symbiodinium spp.)が光阻害を起こし、それがサンゴの白化につながることが明らかになっている。しかし、その分子機構は未だ明らかになっていない。本年度の研究では、Symbiodiniumを用いて高温による光阻害機構および色素のブリーチング機構について調べ、以下の事を明らかにした。(1)Symbiodiniumには高温ストレス時に光阻害を起こしやすい株(高感受性株)と起こしにくい株(低感受性株)がいる。(2)リボソームRNA遺伝子をPCRで増幅して、制限酵素で切った遺伝子パターンより、感受性の異なる両株ともクレードAである。(3)高感受性株では、高温ストレスにより光化学系IIの傷害速度が早くなり、また光傷害を受けた光化学系IIの修復速度は遅くなる。(4)高感受性株では、光阻害の後にブリーチングが起こり、それは個体数の減少によるものでなく、光合成色素量の減少によるものである。(5)高感受性株では、高温ストレスにより光合成色素の多くを含む集光性タンパク(LHC)の量が低下する。(6)高感受性株では、高温ストレスにより光合成タンパクの新規合成が阻害される。以上のことより、高温ストレス感受性の高いSymbiodiniumでは、高温により光化学系IIの光傷害速度の上昇と光傷害を受けた光化学系IIの修復速度の低下により光阻害が起こることが明らかとなった。また、光阻害の後に葉緑体内のタンパク(LHC)合成が阻害され、LHCタンパク量が減り、ブリーチングが起こることが明らかとなった。