葉内ベタシアニンがアマランサスにおけるC4光合成の光阻害緩和に果たす役割の解明

阐明叶内甜菜苷在减轻苋菜 C4 光合作用光抑制中的作用

• 批准号: 10J01856
• 负责人: 中島 大賢
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01856/
• 关键词: アマランサス; 光防御; クロロフィル蛍光; C4光合成; 光阻害; ベタシアニン; レーザー誘起蛍光; 葉の老化; C4 光合成; 環境ストレス

過去2年間の研究で,葉内ベタシアニンは青緑色光を吸収することで葉緑体による余剰な光吸収を緩和する「遮光作用」があることを明らかにした.また,ベタシアニン蓄積の影響は葉の背軸側でより顕著であり,維管束鞘細胞および海綿状葉肉細胞でベタシアニンの光防御効果が特に高いことを見出した.一方,ベタシアニンには活性酸素種を消去する抗酸化能があることが報告されており,「抗酸化作用」により光阻害を緩和する可能性が示唆されている.そこで本年度の実験では,抗酸化作用による光防御効果の有無を確認するため,ベタシアニンによる吸収がほとんどない赤色LEDを光源とする強光を低二酸化炭素条件下で青葉および赤葉系統の葉に照射し,ベタシアニンの遮光作用を排除した際の光阻害程度を検討した.その結果,青葉・赤葉系統間には葉の向軸側および背軸側いずれにおいても光阻害程度に有意差は認められなかったことから,葉内ベタシアニンには抗酸化作用による光防御機能はなく,遮光作用によってのみ光阻害を軽減するものと結論付けられた.さらに,アマランサスの青葉系統と他の植物種の光阻害特性を比較したところ,青葉系統の葉は他の植物種に比べ光防御能力が低く,特に維管束鞘細胞および海綿状葉肉細胞における光阻害感受性が高いことが示唆された.ベタシアニンの遮光作用が維管束鞘細胞および海綿状葉肉に対して特に効果的であることを考慮すると,本色素の蓄積は光阻害を受け易いアマランサス葉内部を保護するうえで重要であると考えられた.このようなベタシアニンの光防御機能は赤葉系統の葉の老化を遅延し,個葉光合成能力の維持に寄与するものと考えられた.

で の research in the past 2 years, leaves the ベ タ シ ア ニ ン は viridescence color を suction 収 す る こ と で chloroplast に よ る more than turning な light absorption 収 を ease す る "window" が あ る こ と を Ming ら か に し た. ま た, ベ タ シ ア ニ ン accumulation の influence は の / shaft back side で よ り 顕 the で あ り, vascular bundle sheath cells お よ び spongy mesophyll cells で ベ タ シ ア ニ ン の The light defense effect is が particularly に high and <s:1> とを とを is shown in <s:1> た. Side, ベ タ シ ア ニ ン に は acid active element of を elimination す る can fight acidification が あ る こ と が report さ れ て お り, "the acidification" に よ り light resistance against を ease す が る possibility in stopping さ れ て い る. そ こ で の this year be 験 で は, resistance to acidification に よ る defense unseen light fruit の presence of を confirm す る た め, ベ タ シ ア ニ ン に よ る suction 収 が ほ と ん ど な い を red LED light source と す る light を low 2 acidification under the condition of carbon で scrub お よ び red leaf system の し に exposure, ベ タ シ ア ニ ン の shading effect を exclude し た interstate の photoresist harm degree を beg し 検 た. そ の as a result, the green leaf, red leaf system between に は leaf の to shaft side お よ び back shaft side い ず れ に お い て harm degree に deliberately bad は も photoresist to recognize め ら れ な か っ た こ と か ら, leaves the ベ タ シ ア ニ ン に は resistance acidification に よ る light defenses は な く, shading effect に よ っ て の み light resistance against を 軽 minus す る も の と conclusion pay け ら れ た. さ ら に, ア マ ラ ン サ ス の scrub system と he の plants の light resistance against を compare し た と こ ろ, scrub system の は his の plants に than べ defense can light が low く, に bundle sheath cells お よ び spongy mesophyll cells に お け る light resistance against high susceptibility が い こ と が in stopping さ れ た. ベ タ シ ア ニ ン の shading effect が bundle sheath cells お よ び spongy mesophyll に し seaborne て, に unseen fruit で あ る こ と を consider す る と, the accumulation of pigment の harm を は photoresist by け easy い ア マ ラ ン サ ス internal を す protection る う え で important で あ る と exam え ら れ た. こ の よ う な ベ タ シ ア ニ ン の defenses は light red leaf aging system の leaf の を 遅 し, の Ye Guang synthesis ability maintain に send す る も の と exam え ら れ た.

项目成果

Laser-induced chlorophyll fluorescence measurement system to assess photosynthetic status within leaves

激光诱导叶绿素荧光测量系统评估叶片内的光合作用状态

• 期刊: Environment Control in Biology
• 作者: Nakashima;et al
• 通讯作者: et al

アマランサス属(NAD-ME型C4)における光合成能の種間差とその制御要因の検討

苋属植物种间光合能力差异及其控制因素研究（NAD-ME C4型）

• 发表时间: 2013
• 作者: 堤 伸子;ら
• 通讯作者: ら

Photoprotective function of foliar betacyanin in leaves of Amaranth us cruentus under drought stress

干旱胁迫下苋菜叶片中甜菜红素的光保护作用

• 期刊: Proceedings of 15^<th> International Congress of Photosynthesis
• 作者: T.Nakashima;et al.
• 通讯作者: et al.

アマランサス葉の老化に伴う光合成能の低下は向軸側と背軸側で異なる

与苋菜叶片衰老相关的光合能力下降在正面和背面不同

• 发表时间: 2012
• 作者: 中島大賢;ら
• 通讯作者: ら

葉内ベタシアニンがアマランサス葉内部における光阻害特性に及ぼす影響

叶内甜菜苷对苋菜叶内光抑制特性的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: 中島大賢;ら
• 通讯作者: ら