光合成膜の環境順応を実現する膜内在色素タンパク質複合体間の相互作用の解明

阐明实现光合膜环境适应的膜固有色素蛋白复合物之间的相互作用

基本信息

批准号：
17750069
负责人：
熊崎茂一
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

平成18年度には、緑藻、藍藻、植物の全ての試料について、光化学系1、光化学系2、フィコビリゾームが発する蛍光スペクトルとその細胞内(葉緑体内)発光領域に関する膨大な基礎データを取得することができ、その結果、光合成を行うチラコイド膜の動作機構解明につながる多くの知見を発見することができた。多数の細胞、葉緑体の精密顕微スペクトル画像を得るために、ラインスキャン半共焦点二光子励起蛍光スペクトル顕微鏡を完成させた。これは線状領域の全ての点からの蛍光スペクトルを一度の露光時間で得るもので3次元走査時間を1桁以上改良することができた。それを用いて以下の知見を得た。(1)ラン色細菌の細胞において、自己吸収効果や分解能の波長依存性では説明できない細胞内蛍光スペクトル変化を見出した。特にフィコビリゾームと光化学系2の間の強度比がチラコイド膜形態との間に高い相関を示した。(2)植物(トウモロコシ)の葉緑体で、夜間に採取した葉緑体と昼間に採取した葉緑体の間で、系統的な差を見出すことができた。それは巨視的計測でこれまで知られてきた現象ではあるが光学顕微鏡としては最高の解像力の空間レベルで確認されたのは初めてであろう。そして、チラコイド膜のグラナ領域とそれ以外の領域を系1蛍光と系2蛍光の強度比から識別するための波長領域を決定することができた。我々の研究は葉緑体内のチラコイド膜構造を観察するための方法論を提案しており、今後、蛍光検出感度、解像力の向上によってさらに精密な葉緑体観察法として発展できる可能性が明確に示された。今のところ顕微鏡専門国際誌に投稿済みで、最終的な受理とはなっていないが、査読の第一段階では、軽微な修正で受理される可能性が高いと言う返事を得ている。

2006财年，我们将获得所有绿藻、蓝绿藻和植物样品的光系统1、光系统2和藻胆体发射的荧光光谱及其细胞内（叶绿体）发射区域的大量基础数据。结果，我们发现了许多发现，从而阐明了进行光合作用的类囊体膜的运行机制。为了获得大量细胞和叶绿体的精确显微光谱图像，我们完成了线扫描半共焦双光子激发荧光光谱显微镜。该方法通过单次曝光时间获得线性区域内所有点的荧光光谱，并且能够将三维扫描时间提高一个数量级以上。利用这一点，我们获得了以下知识。 (1) 在蓝藻细胞中，我们发现细胞内荧光光谱的变化无法用自吸收效应或分辨率的波长依赖性来解释。特别是，藻胆体和光系统2之间的强度比显示出与类囊体膜形态的高度相关性。（2）在植物（玉米）的叶绿体中，我们能够发现夜间收集的叶绿体与白天收集的叶绿体之间的系统差异。尽管这种现象已经通过宏观测量得知，但这可能是第一次在空间水平上得到证实，空间水平具有光学显微镜所能达到的最高分辨率。然后，我们能够根据系统1荧光和系统2荧光的强度比来确定区分基粒区域和类囊体膜其他区域的波长范围。我们的研究提出了一种观察叶绿体内类囊体膜结构的方法，并且很明显，通过提高荧光检测灵敏度和分辨率，它有可能在未来开发为更精确的叶绿体观察方法。目前，它已经提交给一家专门研究显微镜的国际期刊，虽然还没有最终定稿，但第一阶段的同行评审已经得到回应，称很可能经过小修改就被接受。