代謝の相互作用から見るシアノバクテリアから陸上植物の葉緑体までの進化

从代谢相互作用看出从蓝藻到陆地植物叶绿体的进化

基本信息

批准号：
17J09234
负责人：
三角将洋
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初本年度は、緑藻Chlamydomonas reinhardtiiを用いて、代謝、特に葉緑体呼吸から光合成に与える影響の程度を変化させる要因の解明、及び真核藻類と陸上植物の間での、葉緑体呼吸の光合成への影響の違いの解明を行う予定であったが、シアノバクテリアを用いた呼吸の光合成への影響の生理学的意義の探求についての研究がメインとなった。C. reinhardtiiを用いた実験から、葉緑体呼吸の光合成への影響は強光生育条件下、もしくは弱光生育させた株に有機物を添加した場合などで大きくなることが確認された。しかし得られた結果からは、過去の知見と一致しない点も散見され、この原因を本年度中に明らかにすることは困難と判断し、修士課程より扱ってきたシアノバクテリアを用いた研究に焦点を切り替えた。代謝の光合成への影響は、光合成生物の進化の過程だけでなく、シアノバクテリア内においても種による違いがあることを以前報告している（Misumi et al. 2016）。この影響の程度はNostoc punctiformeなど、自然界での生息地が弱光や暗所であると考えられる種では、他のシアノバクテリアと大きく違うことが示唆された。そこで弱光培養したN. punctiformeでの呼吸の光合成への影響を調べたところ、以前報告した強光生育時とは違い、他のシアノバクテリアと同等な影響を示すことが、クロロフィル蛍光測定から分かった。こうした生育光強度によって呼吸の光合成への影響が変化する表現系はSynechocystisでの、光化学系Ｉのサブユニットを欠損したΔpsaK2の報告と見かけ上類似していた。N. punctiformeもゲノム上にpsaK2遺伝子のホモログを持たないことから、強光下での呼吸の光合成への影響はPsaK2と強く関係性があり、強光応答として重要な働きを持つ可能性が示唆された。

最初，今年我们利用绿藻莱茵衣藻阐明了改变代谢尤其是叶绿体呼吸对光合作用的影响程度的因素，并研究了叶绿体呼吸对真核藻类和陆地植物光合作用的影响。计划旨在阐明蓝藻呼吸对光合作用影响的差异，但主要重点是探索蓝藻呼吸对光合作用影响的生理意义。使用莱茵衣藻的实验证实，在强光生长条件下或向在弱光下生长的菌株中添加有机物时，叶绿体呼吸对光合作用的影响更大。然而，所获得的结果中存在一些与过去的研究结果不符的地方，我们判断今年内很难弄清楚原因，因此我们决定重点研究使用蓝藻的研究，我们一直在进行这项研究。我们的硕士课程。我们之前曾报道过，代谢对光合作用的影响不仅在光合生物的进化过程中存在差异，而且在蓝藻物种之间也存在差异（Misumi et al. 2016）。有人认为，与其他蓝藻相比，这种效应的程度在点状发菜等物种中存在很大差异，其自然栖息地被认为处于弱光或黑暗中。因此，当我们研究呼吸对在弱光下生长的点状藻的光合作用的影响时，我们发现，与之前报道的强光下的生长不同，叶绿素荧光测量表明，这种影响与其他蓝藻的影响相似。这种呼吸对光合作用的影响根据生长光强度而变化的表型系统显然与集胞藻属 (Synechocystis) ΔpsaK2 中报道的系统相似，后者缺乏光系统 I 的亚基。由于N. punctiforme在其基因组中也没有psaK2基因的同源物，因此强光下呼吸对光合作用的影响与PsaK2密切相关，这表明它可能在强光响应中发挥重要作用。。