温帯落葉樹林の林床草本の葉の光合成電子伝達系の制御機構の多様性の解析

温带落叶林林地草本植物叶片光合电子传递链控制机制多样性分析

基本信息

批准号：
22H02704
负责人：
野口航
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02704/
关键词：
林床草本光合成電子伝達系フェノロジー光合成の保護機能

项目摘要

林床で同所的に生育する異なる3種類のフェノロジー（春植物、夏植物、常緑草本）の植物種を用いて、光合成電子伝達系の制御機構とその多様性を明らかにする。以下の仮説を立て、検証することを目的とした。仮説1) 寿命が短い春植物の葉では、低温下でもCO2吸収速度を高くするために、高い光合成電子伝達が維持されるしくみがある。仮説2) 生育期間に被陰される期間が長い夏植物は少ない光でも有効に光合成生産するために、弱光下で光合成電子伝達速度が高い。仮説3) 葉の寿命が長い常緑草本では、林床が明るい冬に低温・強光からの保護機能が変化するとともに、光合成電子伝達速度が増加する。2022年度は、キャンパス内の落葉樹林の林床に自生する春植物、夏植物、常緑草本種から複数種を選んで、自生地の環境計測（光強度と気温）とともに光合成電子伝達系の季節変化を測定をし、サンプリングを進めた。常緑草本種のショウジョウバカマやイカリソウでは、林床の光環境が明るくなる秋から冬にかけて光化学系IIの電子伝達速度が大きく増加した。酸化しうる光化学系Iの反応中心P700量が冬に減少するとともに、光化学系Iの電子伝達速度の季節変化は小さかった。光化学系IIの電子伝達速度が低い夏季でも、光化学系Iの電子伝達速度が維持され、循環的電子伝達速度が機能している可能性がある。一方、春植物のキクザキイチゲやセツブンソウは、林冠樹木が葉が展開する前に光化学系IIの電子伝達速度が一過的に高く、林冠樹木が葉が展開後すぐに低下した。夏植物のウバユリは林冠樹木の葉が展開する時期に葉が展開し、そのときの光化学系IIの電子伝達速度が一番高く、その後低下していた。サンプリングした葉を用いて、光合成タンパク質の予備的な定量実験を進めた。また光合成色素定量のための精度の高い測定法を確立した。

利用在森林地面上同域生长的三种不同物候的植物（春季植物、夏季植物和常绿草本植物），我们将阐明光合电子传递系统的控制机制及其多样性。本研究的目的是提出并验证以下假设。假设1）在寿命较短的春季植物的叶子中，存在一种维持高光合电子转移的机制，以便即使在低温下也能提高二氧化碳吸收率。假设2）夏季植物在生长季节长时间处于遮荫状态，即使在弱光条件下也能有效地进行光合作用，因此在弱光下具有较高的光合电子转移率。假设3）叶寿命长的常绿草本植物，冬季森林地面明亮时，其对低温和强光的保护功能发生变化，光合电子转移率增加。 2022年，我们将从校园落叶林地面上自然生长的春季植物、夏季植物和常绿草本植物中选择多个物种，测量其自然栖息地的环境（光照强度和温度）以及季节变化。我们测量并进行了采样。在果蝇和淫羊藿等常绿草本物种中，从秋季到冬季，当森林地面的光环境变得更加明亮时，光系统II的电子转移率显着增加。冬季光系统I的氧化反应中心P700量减少，光系统I的电子转移速率季节变化较小。即使在夏季，当光系统II的电子转移率较低时，光系统I的电子转移率仍保持不变，这表明周期性电子转移率可能起作用。另一方面，在春季植物如立碗藻和鲸鱼中，光系统II的电子传递速率在冠层树木的叶子展开之前暂时较高，但在冠层树木的叶子展开之后立即降低。在夏季植物百合中，叶子与冠层树木的叶子同时展开，此时光系统II的电子传递速率最高，然后下降。利用采样的叶片进行了光合蛋白的初步定量实验。我们还建立了一种高精度的光合色素定量测量方法。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

寒冷圏の常緑樹はなぜ低温下でも緑を保つことができるのか？

为什么冰冻圈中的常绿树木即使在低温下也能保持绿色？

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kohda Masanori;Bshary Redouan;Kubo Naoki;Awata Satoshi;Sowersby Will;Kawasaka Kento;Kobayashi Taiga;Sogawa Shumpei;田中亮一;田中亮一
通讯作者：
田中亮一

Low N level increases the susceptibility of <scp>PSI</scp> to photoinhibition induced by short repetitive flashes in leaves of different rice varieties

低氮水平增加<scp>PSI</scp>对不同水稻品种叶片短时间重复闪光引起的光抑制的敏感性

DOI：
10.1111/ppl.13644
发表时间：
2022
期刊：
Physiologia Plantarum
影响因子：
6.4
作者：
Ozaki Hiroshi;Takagi Daisuke;Mizokami Yusuke;Tokida Takeshi;Nakamura Hirofumi;Sakai Hidemitsu;Hasegawa Toshihiro;Noguchi Ko
通讯作者：
Noguchi Ko

Dynamic seasonal changes in photosynthesis systems in leaves of Asarum tamaense, an evergreen understorey herbaceous species

常绿林下草本植物细辛叶片光合作用系统的动态季节变化

DOI：
10.1093/aob/mcac156
发表时间：
2023
期刊：
Annals of Botany
影响因子：
4.2
作者：
Naoki Wada;Issei Kondo;Ryouichi Tanaka;Junko Kishimoto;Atsuko Miyagi;Maki Kawai-Yamada;Yusuke Mizokami;Ko Noguchi
通讯作者：
Ko Noguchi

ミトコンドリア呼吸鎖の阻害による光合成電子伝達系の制御機構への影響

抑制线粒体呼吸链对光合电子传递链控制机制的影响

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
小西達久;野口航
通讯作者：
野口航

Tight relationship between two photosystems is robust in rice leaves under various nitrogen conditions

在不同氮条件下，水稻叶片中两个光系统之间的紧密关系是牢固的

DOI：
10.1007/s10265-022-01431-7
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Plant Research
影响因子：
2.8
作者：
Ozaki Hiroshi;Mizokami Yusuke;Sugiura Daisuke;Sohtome Takayuki;Miyake Chikahiro;Sakai Hidemitsu;Noguchi Ko
通讯作者：
Noguchi Ko