間欠パルス法による樹木葉のストレス耐性能力の解析

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飽和光パルスの照射に対する光合成電子伝達の挙動を解析した。特に、光化学系I(系I)反応中心における初期の電子供与体P700の酸化還元状態の変化を調べた。弱光(光量子束密度60umo1 photons m^<-2>s^<-1>)の下での光合成定常状態において試料中のP700はほぼ全て還元型で存在していた。単離された系I反応中心を用いた解析からP700が還元型で存在する場合の系Iの効率(量子収率)は100%と考えられているが、本研究では飽和光パルスの照射に対してP700は全てが酸化される訳ではなく、約30%ものP700が還元型で留まることを見出した。これは、系Iの量子収率が約70%に過ぎないこと意味する。この原因は、生葉においては弱光下での定常状態において系I電子伝達は受容体律速の状態にあり、すなわち、電子受容体(NADP^+)の不足にあることが分かった。一定時間暗所に放置した植物においては、各種光合成関連タンパク質は不活性化しており、光照射をしても連続的な電子伝達は機能しない。暗適応した葉を用いて飽和光パルスに対するP700の酸化還元状態の変化を調べたところ、P700の酸化の程度において植物種(樹木種)ごとに異なる結果が得られた。P700酸化の程度の違いは、酸素還元、系I周辺での循環的電子伝達、または系I内部での電荷再結合が原因であると思われる。光照射下および暗所での飽和光パルス照射に対する光合成の応答(P700酸化)についての上記の基礎的知見を基に、ポプラ、クロマツ、各種シロイヌナズナ突然変異株を用いることで、樹木種(より一般的に植物種)ごとのストレス耐性の違いを判定する手法を開発した。