過剰光エネルギー散逸系としての呼吸系の機能解析

呼吸系统作为多余光能耗散系统的功能分析

• 批准号: 07J00410
• 负责人: 吉田 啓亮
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo (2008)Osaka University (2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00410/
• 关键词: 光合成; 呼吸; シアン耐性呼吸; 葉緑体; ミトコンドリア; 強光ストレス; シアン耐性呼吸経路

植物のミトコンドリアには、エネルギー生産と結び付かない呼吸経路が特有に存在する。これらの経路の生理的な意義については、長年にわたって議論されてきたが、未だに明らかにされていない。これまでの私の研究から、そのような経路の1つであるAOXが、光照射下の植物葉において、光合成系で生じる過剰還元力を効率よく散逸し、植物の光防御に寄与していることが分かっていた。平成20年度は、このAOXの機能を新たな測定システムの構築と変異株の利用によって、より詳細に調べた。光照射下の葉において、本当に光合成系を介して呼吸系へ還元力の輸送が起こっているのかを調べるためには、光合成系・呼吸系のそれぞれの電子キャリアであるPQ・UQレドックスを、同一サンプルを用いて同時に測定することが重要である。長岡高専・柴田勝准教授と共同で、各キノンを分離し、また高感度で分析するHPLCシステムを構築した。この系を用いて、暗処理後のシロイヌナズナに光ストレスを与えた際のPQ・UQのレドックスを分析したところ、PQの速やかな還元に続いてUQのゆるやかな還元が観測された。このことから、光合成系から呼吸系への還元力輸送は確かに起こっており、それがどのくらいの時間スケールで起こるのかも明らかとなった。次にシロイヌナズナAOX形質転換株(T-DNA挿入株、aoxla)を用い、AOXがPQ・UQのレドックスや光合成速度におよぼす影響について調べた。光ストレス直後のPQ・UQレドックスの変化パタンはWTとaoxlaで違いが見られなかったが、WTでは長時間の光ストレスによってAOXが誘導され、それに伴いUQが酸化された。一方aoxlaでは、UQは長時間の光ストレス後も還元された状態で存在しており、PQもわずかながらWTより還元されていた。これらの結果は、AOXは光照射下の葉において、光合成系を介して生成される過剰な細胞内還元力の散逸系として働くという、AOXの生理機能を強く示すものである。

Plant の ミ ト コ ン ド リ ア に は, エ ネ ル ギ ー pay か と knot び production な い breathing 経 road が に exists unique す る. こ れ ら の 経 road の physiological significance な に つ い て は, perennial に わ た っ て comment さ れ て き た が, not だ に Ming ら か に さ れ て い な い. の こ れ ま で の private research か ら, そ の よ う な の 経 road 1 つ で あ る AOX が, under the light irradiation の plant leaf に お い て, light GeChengXi で raw じ る through turning force を also sharper rate よ く dissipative し, plant defense に の light send し て い る こ と が points か っ て い た. Function of 20 year は pp.47-53, こ の AOX の を new た な determination シ ス テ ム の build と - different strains の using に よ っ て, よ り detailed に adjustable べ た. Under light の leaf に お い て に the transgression, light GeChengXi を dielectric し て へ breath also force の conveying が こ っ て い る の か を adjustable べ る た め に は, light GeChengXi respiratory の そ れ ぞ れ の electronic キ ャ リ ア で あ る PQ, UQ レ ド ッ ク ス を, same サ ン プ ル を with い て に measurement at the same time す る こ と が important で あ る. Nagaoka, high 専 shibata wins, associate professor と で together, each キ ノ ン を separation し, ま た Gao Gan degree analysis で す る HPLC シ ス テ ム を build し た. こ の is を with い て, dark 処 after の シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ に light ス ト レ ス を and え た interstate の PQ, UQ の レ ド ッ ク ス を analysis し た と こ ろ, PQ の speed や か な also yuan に 続 い て UQ の ゆ る や か な also yuan が 観 measuring さ れ た. こ の こ と か ら, light GeChengXi か ら respiratory へ の also force transmission は か indeed に up こ っ て お り, そ れ が ど の く ら い の time ス ケ ー ル で up こ る の か も Ming ら か と な っ た. Time に シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ AOX form quality planning in strain grip (T - DNA into plants, aoxla) を い, AOX が PQ, UQ の レ ド ッ ク ス や photosynthetic speed に お よ ぼ す influence に つ い て adjustable べ た. Light ス ト レ ス straight after の PQ, UQ レ ド ッ ク ス の variations change パ タ ン は WT と aoxla で violations い が see ら れ な か っ た が, WT で は long の light ス ト レ ス に よ っ て AOX が induced さ れ, そ れ に with い UQ が acidification さ れ た. Party aoxla で は, UQ は long の light ス ト レ ス も also yuan after さ れ た state で exist し て お り, PQ も わ ず か な が ら WT よ り also yuan さ れ て い た. こ れ ら の results は, AOX は の leaf under light に お い て, light GeChengXi を interface し て generated さ れ る before turning な cells also force の dissipative system と し て 働 く と い う, AOX の physiology を strong く shown す も の で あ る.

项目成果

Functional analysis of mitochondrial respiratory chain as a dissipation system of excess light energy.

线粒体呼吸链作为多余光能耗散系统的功能分析。

• 发表时间: 2007
• 作者: F. Aharonian;et al.;H. Nakajima;M. Nobukawa;A. Bamba;H. Yamaguchi;H. Yamaguchi;藤本龍;藤本 龍;Keisuke Yoshida;吉田啓亮;Keisuke Yoshida;Keisuke Yoshida
• 通讯作者: Keisuke Yoshida

Can the respiratory chain dissipate excess reducing equivalents in illuminated leaves?

呼吸链能否消散受光照叶子中过量的还原当量？

• 发表时间: 2007
• 作者: Noguchi K;Hachiya T;Watanabe C;Yoshida K
• 通讯作者: Yoshida K

斑入り変異株var2における光合成系の酸化ストレスとミトコンドリア呼吸特性の関連性

杂色突变体var2光合系统氧化应激与线粒体呼吸特性的关系

• 发表时间: 2007
• 作者: Fujisawa;Y. et al.;吉田啓亮
• 通讯作者: 吉田啓亮

Influence of chloroplastic photo-oxidative stress on mitochondrial alternative oxidase capacity and respiratory properties : a case study with Arabidopsis yellow variezated 2

叶绿体光氧化应激对线粒体替代氧化酶能力和呼吸特性的影响：以拟南芥黄杂色 2 为例

• 发表时间: 2008
• 期刊: Plant and Cell Physiology 49
• 作者: F. Aharonian;et al.;H. Nakajima;M. Nobukawa;A. Bamba;H. Yamaguchi;H. Yamaguchi;藤本龍;藤本 龍;Keisuke Yoshida
• 通讯作者: Keisuke Yoshida