新型光合成の酸素発生系

新型光合产氧系统

• 批准号: 12874109
• 负责人: 伊藤 繁
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12874109/
• 关键词: 光合成; 光化学系2; 酸素発生; クロロフィルa; クロロフィルd; 反応中心; 進化; 蛍光寿命

新型光合成系をもつアカリオクロリスについて、光化学系1反応中心を精製しクロロフィルdの2量体(P740)が光化学反応をしていることを示した。これは酸素発生型光合成生物の中では始めてのクロロフィルa以外の反応中心で、単一起源と思われてきた植物型光合成の起源に関する興味深い発見であった。さらにこの生物について酸素発生系=光化学系2についての研究をおこなった。光化学系1の反応中心P740を酸化して反応できない状態にして、光化学系2の光反応のみをレーザ閃光照射により測定した結果、720nmに鋭い吸光度変化を観測した。これはクロロフィルdが光化学系2でも反応中心であることを示唆するものである。さらに光化学系2反応中心の単離を試み、光化学系2の多い色素タンパク質標品を得た。この標品のレーザ閃光照射では、クロロフィルdの光酸化状態ではなく励起三重項状態の吸光度変化が720nm付近にみられ、クロロフィルaの吸収があるはずの680nm付近には変化がみられなかった。さらに蛍光寿命測定を行ったが、クロロフィルaの長寿命蛍光はほとんど観測されずクロロフィルdの蛍光のみが観測された。これらの結果はこの生物のもつ酸素発生系がクロロフィルdの2量体を反応中心としてもつことを示し、既知の全ての酸素発生生物とは違う「クロロフィルdをつかう酸素発生型光合成」であることを示している。これらの知見は植物型酸素発生光合成の進化を考える上で全く新しい情報である。

对于具有新型的光合系统的Acariochloris，光系统1反应中心被纯化以表明叶绿素D（P740）的二聚体正在进行光化学反应。这是除叶绿素A以外的第一个反应中心，这是产生氧气的光合生物中的，它是关于植物型光合作用的起源的有趣发现，被认为是单一起源。此外，我们对这种生物体的氧气生成系统=光系统2进行了研究。光系统1的反应中心P740被氧化以防止反应，因此，仅通过激光闪光照射测量光系统2的光反应，在720 nm处观察到吸光度的急剧变化。这表明叶绿素d也是光系统2中的反应中心。此外，尝试隔离光系统2反应中心，并获得了高浓度的光系统2的染料蛋白制备。当该样品的激光闪光照射时，观察到激发三重态的吸光度变化而不是叶绿素d的光氧化状态，左右在720 nm左右，并且在680 nm左右没有观察到叶绿素a的变化。此外，进行了荧光寿命测量，但是几乎看不观察到叶绿素A的长寿荧光，并且仅观察到叶绿素d的荧光。这些结果表明，该生物的氧气生成系统使用叶绿素D二聚体作为反应中心，表明它是一种“使用叶绿素D的生成氧的光合作用”，与所有已知的氧气生物体不同。当考虑植物型氧气的光合作用的演变时，这些发现是全新的信息。

项目成果

I.Ikegami,S.Itoh,M.Iwaki: "Selective extraction of antenna chlorophylls, carotenoids and quinones from photosystem I reaction center"Plant and Cell Physiology. 41. 1085-1095 (2000)

I.Ikegami、S.Itoh、M.Iwaki：“从光系统 I 反应中心选择性提取天线叶绿素、类胡萝卜素和醌”植物和细胞生理学。

A.M.Gilmore,S.Itoh,Govindiee: "Global spectral-kinetic analysis of room temperature chlorophyll a fluorescence from light-harvesting antenna mutants of barley"Phll.Ytsnd.T.Do.ZLond.B.. 355. 1371-1384 (2000)

A.M.Gilmore、S.Itoh、Govindiee：“大麦光捕获天线突变体的室温叶绿素 a 荧光的全局光谱动力学分析”Phll.Ytsnd.T.Do.ZLond.B.. 355. 1371-1384 (2000