光合成系の温度馴化の分子メカニズム:ルビスコのキネティクス特性と活性制御機構

光合系统温度驯化的分子机制：Rubisco的动力学性质和活性控制机制

• 批准号: 10J03271
• 负责人: 矢守 航
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku 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-10J03271/
• 关键词: 光合成; 温度応答; ルビスコ; アクチベース; 電子伝達; サイクリック電子伝達; リニア電子伝達; 光活性化; 高温; 温度; CO2同化速度

高温領域においてRubisco活性化状態が減少することが分かっている。ルビスコ活性化率の制御はアクチベースによって制御されるため、高温下におけるルビスコ活性化率の減少はアクチベース活性の減少が原因だと提案されてきた。しかし、申請者の研究結果によって、高温におけるルビスコ活性化率の変化は、アクチベース活性だけではなく電子伝達活性を介して制御されている可能性もでてきた。電子伝達経路には、これまでに直線的電子伝達経路と循環的電子伝達経路が存在することが知られている。そこで、NDH依存の循環的電子伝達経経路が欠損した変異体イネ、および、Cytochrome b_6/f complex量の減少によって直線的電子伝達速度が減少した形質転換体を用いて、電子伝達経経路によるルビスコ活性化制御について解析を行った。その結果、野生体イネと比べて、循環的電子伝達経経路を欠損した変異体イネではRubisco活性化率にほとんど変化がなかったが、直線的電子伝達速度が減少した変異体イネではRubisco活性化率が減少する傾向にあった。これまでの申請者の研究によって、アクチベースの活性はATP/ADP比やストロマの還元状態によって制御されることが明らかとなっている(Yamori et al. 2012 Plant J,71, 871-880)。よって、イネにおいて、Rubisco活性化状態の制御には、アクチベースだけではなく、電子伝達速度が関わっていることが示唆された。

In the high-temperature domain, the activated state of Rubisco is が reduced by する <s:1> とが points and って る る. ル ビ ス コ activation rate の suppression は ア ク チ ベ ー ス に よ っ て suppression さ れ る た め, high temperature に お け る ル ビ ス コ の activation rate reduce は ア ク チ ベ ー ス が reason for this reduction in active の だ と proposal さ れ て き た. し か し, applicants の results に よ っ て, high-temperature に お け る ル ビ ス コ の activation rate variations は, ア ク チ ベ ー ス active だ け で は な く electronic 伝 of active を interface し て suppression さ れ て い る possibility も で て き た. Electronic 伝 da 経 road に は, こ れ ま で に linear electronic 伝 da 経 way electronic 伝 da 経 road が と cycle す る こ と が know ら れ て い る. Youdaoplaceholder0 ネ で, Ndh-dependent <s:1> cycle electron 伝 rearder channel が underdamaged た variant ネ ネ, および, Cytochrome b_6/f Complex quantity の reduce に よ っ て linear electronic 伝 speed が し reduction た form quality planning in body を with い て, electronic 伝 経 経 road に よ る ル ビ ス コ activeness suppression に つ い analytical line を っ て た. そ の results, wild イ ネ と than べ て, recycling of electronic 伝 経 を owe 経 road damage し た - variant イ ネ で は Rubisco activation rate に ほ と ん ど variations change が な か っ た electronic 伝 が, linear velocity が し reduction た - variant イ ネ で は Rubisco が activation rate reduce す る tendency に あ っ た. こ れ ま で の applicants の research に よ っ て, ア ク チ ベ ー ス の active は ATP/ADP ratio や ス ト ロ マ の is yuan state に よ っ て suppression さ れ る こ と が Ming ら か と な っ て い る (Yamori et al. 2012 Plant J, 71, 871-880). よ っ て, イ ネ に お い て, Rubisco activity state の suppression に は, ア ク チ ベ ー ス だ け で は な く, electronic 伝 speed が masato わ っ て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

地球環境変化にともないRubiscoの最適キネティクスはどう変化するか

随着全球环境的变化，Rubisco 的最佳动力学将如何变化？

• 发表时间: 2011
• 作者: 寺島一郎;岡島有規;矢守航
• 通讯作者: 矢守航

Yamori et al.(2011) The Plant Journal, 68 : 966-976

Yamori 等人（2011）《植物杂志》，68：966-976

The rate-limiting step for CO(2) assimilation at different temperatures is influenced by the leaf nitrogen content in several C(3) crop species.

• DOI: 10.1111/j.1365-3040.2011.02280.x
• 发表时间: 2011-05
• 期刊: Plant, cell & environment
• 作者: W. Yamori;T. Nagai;A. Makino

光合成:葉における二酸化炭素と水のバランス

光合作用：叶子中的二氧化碳和水平衡

• 发表时间: 2011
• 期刊: 細胞工学
• 作者: 田副雄士;矢守航;寺島一郎
• 通讯作者: 寺島一郎

The effects of antisense suppression of δ subunit of chloroplast ATP synthase on the rates of chloroplast electron transport and CO_2 assimilation in transgenic tobacco

反义抑制叶绿体ATP合酶δ亚基对转基因烟草叶绿体电子传递和CO_2同化速率的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: Yamori W;Takahashi S;Makino A;Price G.D;Badger M.R;von Caemmerer S
• 通讯作者: von Caemmerer S