Verification of mutual regulation hypothesis for electron flow and light harvesting system in photosynthesis

光合作用中电子流和光捕获系统相互调节假说的验证

基本信息

批准号：
21K06217
负责人：
小澤真一郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光合成明反応では電子伝達と集光性アンテナによる光エネルギー利用効率の適切な制御が重要となる。本研究では両者の相関を明らかにすることをめざす。広範囲の光強度に適応した光合成を行ない、遺伝子情報基盤が整備され遺伝子改変手法が確立された緑藻クラミドモナスを材料とする。光合成電子伝達反応と葉緑体ストロマからチラコイド膜ルーメンへのプロトン移動は共役する。プロトン移動により生じたチラコイド膜内外のプロトン濃度勾配形成はATP合成に必須であると同時にNPQ誘導を初めとした光合成反応の防御や制御にも重要である。過度にルーメンが酸性化するとPhotosynthetic controlにより光合成電子伝達が抑制される。シロイヌナズナのpgr1変異株は、より弱いルーメン酸性化状態で光合成電子伝達が抑制されNPQ誘導が低下する。緑藻クラミドモナスにpgr1変異に相当する変異を導入したPETC-P171L株を作出し解析した。PETC-P171L株はシトクロムb6f複合体を正常に蓄積するが、強い光の下では光合成的生育速度が低下した。パルス変調によるクロロフィル蛍光を測定するとシロイヌナズナと同様にNPQ誘導低下を確認した。続いて、暗所かつ嫌気条件下でチラコイド膜ルーメンを酸性化させ、ポンピングプローブ法によって弱い作用光条件の下でカロテノイド吸収の時間変化を測定しシトクロムb6f複合体の電子伝達速度を推定すると、野生株ではシトクロムb6f複合体の電子伝達速度は上昇したがPETC-P171L株では上昇せず、ナイジェリシン添加で観測されなかった。以上のことよりPhotosynthetic controlは、低照度であってもチラコイド膜ルーメンの酸性度により機能すること、自然環境で緑藻クラミドモナスが生育する低酸素低照度の条件では光合成を有利に進めることに貢献することがわかった。

在光合作用光反应中，光捕获天线对电子转移和光能利用效率的适当控制非常重要。本研究旨在阐明两者之间的相关性。该材料是衣藻，一种能够进行光合作用并适应多种光强度的绿藻，为此我们已经开发了遗传信息基础设施并建立了基因改造方法。光合电子转移反应和从叶绿体基质到类囊体膜腔的质子转移是耦合的。质子转移引起的类囊体膜内外质子浓度梯度的形成对于ATP合成至关重要，对于保护和控制包括NPQ诱导在内的光合反应也很重要。当瘤胃变得过于酸性时，光合作用控制会抑制光合作用电子转移。在拟南芥 pgr1 突变体中，在较弱的管腔酸化条件下，光合电子传递受到抑制，NPQ 诱导减少。创建并分析了 PETC-P171L 菌株，其中将与 pgr1 突变相对应的突变引入绿藻衣藻中。 PETC-P171L菌株正常积累细胞色素b6f复合物，但其光合生长速率在强光下下降。通过脉冲调制测量叶绿素荧光证实了拟南芥中 NPQ 诱导的减少。接下来，我们在黑暗和厌氧条件下酸化类囊体膜腔，并使用泵浦探针方法测量了弱作用光条件下类胡萝卜素吸收的时间变化，以估计细胞色素B6F复合物的电子转移率。细胞色素 b6f 复合物在该菌株中增加，但在 PETC-P171L 菌株中没有增加，并且在添加尼日利亚霉素时未观察到。综上所述，我们得出结论，即使在低照度下，类囊体膜腔的酸性也能发挥光合作用控制作用，并且在绿藻衣藻生长的低氧、低照度条件下，它有助于有利地促进光合作用。自然环境我懂。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

RECTOR Program

校长计划

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ミュンスター大学(ドイツ)

明斯特大学（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

LHCA3またはLHCA7欠損株におけるPSI-LHCIの生化学的解析

LHCA3 或 LHCA7 缺陷菌株中 PSI-LHCI 的生化分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小澤真一郎;髙木理世;高橋裕一郎
通讯作者：
高橋裕一郎

Algal PETC-Pro171-Leu suppresses electron transfer in cytochromeb6funder acidic lumenal conditions

酸性腔内条件下藻类 PETC-Pro171-Leu 抑制细胞色素<i>b</i>6<i>f</i>中的电子转移

DOI：
10.1093/plphys/kiac575
发表时间：
2023-03-17
期刊：
影响因子：
7.4
作者：
Ozawa, Shin-Ichiro;Buchert, Felix;Reuys, Ruby;Hippler, Michael;Takahashi, Yuichiro
通讯作者：
Takahashi, Yuichiro

The amino acid substitution, PETC-Pro171Leu, slowdown electron transfer in the cytochrome b6f complex under anoxic conditions in the green alga Chlamydomonas reinhardtii

氨基酸取代 PETC-Pro171Leu 可减缓绿藻莱茵衣藻缺氧条件下细胞色素 b6f 复合物中的电子转移