共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 低温耐性樹木の緩慢な色素サイクルによる環境適応機構
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 山口大学
研究代表者／職名 准教授
研究代表者／氏名 柴田勝

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

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 田中亮一 北大低温研

研究目的 樹木において、長期間にわたる種多様な環境変化（ストレス）に対する分子機構・生理的応答についての研究の必要性が指摘されている。しかし、樹木は草本植物に比べて取り扱いにくい試料であることから、代謝生理の基礎的データが極端に不足している。このために本研究では樹木に特異的な光合成の環境適応機構に注目し、その機能の解明を目指した。
ヒノキアスナロ、モミのクロロフィル蛍光の消光パラメータNPQ（non-photochemical quenching）成分を分割およびflash analysis法により光化学系IIの酸化速度とクエンチング成分との比較から光合成に与える影響を詳細に調べた。
　　
研究内容・成果 植物枯死を引き起こす原因である光阻害を回避するために、植物は様々な防御をもち、その一つとして光を熱として散逸させる光利用効率の制御がある。植物では、3種類の色素が関与するビオラキサンチン(Vio)サイクルに依存した熱放散により光利用効率を低下させている。草本と樹木での光合成の保護機構の違いを明らかにするために蛍光 relaxation法（温度依存性）により、ヒノキアスナロ、モミのクロロフィル蛍光の消光パラメータNPQ（non-photochemical quenching）成分を分割（葉緑体チラコイド膜のΔpH解消速度、state transitionなど）し、クエンチング成分を調べた。その結果、葉緑体チラコイド膜のΔpH解消速度は、樹木は幾分遅くなっていた。また、NPQと相関性の高い色素組成から求められたDESは、草本ではNPQの減少と共に小さくなるが、樹木ではNPQが大きく解消されるにもかかわらず高い値を維持していた。これらの結果は、一部の樹木では色素に依存しない大きな蛍光クエンチング成分が存在することを示唆するものであった。
flash analysis法により光化学系IIのQAの再酸化速度とクエンチング成分との比較から光合成に与える影響を詳細に調べる予定であったが、現在まで予備実験の結果しか得られていない。当初、QA再酸化速度が非常に遅くなると考えていたが、実際はモミ、青森ヒバともにQAの再酸化速度（クロロフィル蛍光の減衰速度）は、草本植物と比較して速くなっていた。これは、光化学系IIの還元側での電子の消費速度が速いことを示唆しており、樹木のNPQが緩慢な応答しか示さない蛍光データとは明らかに矛盾していた。今後、これらのデータについての検証および最実験を予定している。
　　
成果となる論文・学会発表等