氏名

ソノイケ キンタケ

園池 公毅

職名

教授

所属

(教育学部)

プロフィール

昭和36年東京生まれ。東京大学教養学部卒。東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。理学博士。理化学研究所特別研究生、東京大学理学部助手、東京大学新領域創成科学研究科准教授を経て、早稲田大学教育・総合科学学術院教授。専門は植物生理学、特に光合成。 植物の光合成について主に生理学の視点から研究を進めるとともに、サイト「光合成の森」などにより、一般向けに光合成の紹介を行なっている。また、和歌の披講や装束の衣紋といった伝統文化の継承にも携わり、新年の宮中行事の一つである歌会始の儀の披講所役を三十年余にわたって務めている。

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
sonoike@waseda.jp

URL等

WebページURL

http://www.photosynthesis.jp/(「光合成の森」)

研究者番号
30226716

本属以外の学内所属

兼担

研究院(研究機関)/附属機関・学校(グローバルエデュケーションセンター)

理工学術院(大学院先進理工学研究科)

学内研究所等

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

学歴・学位

学歴

1979年04月-1983年03月 東京大学 教養学部 基礎科学科
1983年04月-1985年03月 東京大学 理学系研究科 相関理化学専攻修士課程
1985年04月-1988年03月 東京大学 理学系研究科 相関理化学専攻博士課程

学位

理学博士 課程 東京大学 植物分子・生理科学

経歴

1989年04月-1990年03月理化学研究所太陽エネルギーグループ特別研究生
1990年04月-1999年03月東京大学理学部生物学科助手
1999年04月-2009年09月東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻准教授
2009年09月-早稲田大学教育・総合科学学術院教授

所属学協会

(公社)日本植物学会 理事

(一社)日本植物生理学会 代議員

日本光合成学会 事務局長

アメリカ国際植物学会

国際光合成学会

委員歴・役員歴(学外)

2001年01月-2004年12月Plant and Cell Physiology 誌編集委員
2008年01月-2016年12月Journal of Photochemistry and Photobiology 誌編集委員
2001年04月-公益財団法人日本科学協会笹川科学研究助成選考委員会専門部会生物A系委員
2016年06月-公益財団法人陽明文庫評議員
2006年04月-2012年03月(財)日本科学協会評議員
2002年04月-2004年03月理化学研究所基礎科学特別研究員特別審査委員
1996年04月-小石川植物園後援会社会教育企画専門委員

受賞

(公社)日本植物学会特別賞

2013年09月授与機関:(公社)日本植物学会

(社)日本植物学会奨励賞受賞

1996年09月授与機関:(社)日本植物学会

取材ガイド

カテゴリー
生物学
専門分野
植物生理学、光合成、日本伝統文化
自己紹介コメント
植物の光合成について環境応答の視点から陸上植物、藻類、シアノバクテリアを材料に研究を進めるとともに、サイト「光合成の森」などにより、一般向けに光合成の紹介を行なっている。著書に「光合成とはなにか」(講談社ブルーバックス)、「植物の形には意味がある」(ベレ出版)など。また、和歌の披講や装束の衣紋といった伝統文化の継承にも携わり、新年の宮中行事の一つである歌会始の儀の披講所役を三十年余にわたって務めている。
キーワード
植物の環境応答、和歌の披講

その他基本情報

研究業績、教育業績などの詳細については、ホームページ(光合成の森)http://www.photosynthesis.jp/をご覧下さい。

研究分野

キーワード

光合成、シアノバクテリア、光エネルギー変換、環境応答、クロロフィル蛍光測定、植物の低温感受性

科研費分類

生物学 / 基礎生物学 / 植物分子・生理科学

研究テーマ履歴

光合成の環境応答

研究テーマのキーワード:光合成

個人研究

論文

Disruption of the ndhF1 Gene Affects Chlorophyll Fluorescence through State Transition in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, resulting in the apparent high efficiency of photosynthesis.

Ogawa, T., Harada, T., Ozaki H. and Sonoike, K.

Plant Cell and Physiology54(7)p.1164 - 11712013年07月-

DOI

光を用いた光合成の解析

園池公毅

未来材料12(3)p.44 - 482012年03月-

最近の光合成研究の進展

園池公毅

太陽エネルギー37(5)p.3 - 92011年11月-

Functional analysis of two isoforms of leaf-type ferredoxin-NADP+-oxidoreductase in rice using heterologous expression system of Arabidopsis thaliana

Higuchi-Takeuchi, M., Ichikawa, T., Kondou, Y., Matsui, K., Hasegawa, Y., Kawashima, M., Sonoike, K., Mori, M. and Hirochika, H.

Plant Physiol.157p.96 - 1082011年-

DOI

Photoinhibition of Photosystem I

Sonoike, K.

Physiologia Plantarum142p.56 - 642011年05月-

DOI

Remodeling of the Major Light-harvesting Antenna Protein of Photosystem II Protects the Young Leaves of Barley (Hordeum vulgare L.) from Photoinhibition under Prolonged Iron Deficiency.

Saito, A., Iino, T., Sonoike, K., Miwa, E. and Higuchi, K.

Plant Cell Physiol.51p.2013 - 20302010年12月-

A T-DNA insertion mutant of?AtHMA1?gene encoding a Cu transporting ATPase in?Arabidopsis thaliana?has a defect in the water-water cycle of photosynthesis

Higuchi, M., Ozaki, H., Matsui, M. and Sonoike, K.

J. Photochem. Photobiol. B:Biol.(94)p.205 - 2132009年-

Orthogenomics of photosynthetic organisms: Bioinformatic and experimental analysis of chloroplast proteins of endosymbiotic origin in?Arabidopsis?and their counterparts in?Synechocystis

Ishikawa, M., Fujiwara, M., Sonoike, K. and Sato, N.

Plant Cell Physiol.(50)p.773 - 7882009年-

Quantitative analysis of the relationship between induction kinetics of chlorophyll fluorescence and function of genes in the cyanobacterium?Synechocystis?sp. PCC 6803

Ozaki, H. and Sonoike, K.

Photosynth. Res.(101)p.47 - 582009年-

The mechanism of down-regulation of photosystem I content under high-light conditions in the cyanobacterium?Synechocystis?sp. PCC 6803

Muramatsu, M., Sonoike, K. and Hihara, Y.

Microbiology(155)p.989 - 9962009年-

Sll1961 is a novel regulator of phycobilisome degradation during nitrogen starvation in the cyanobacterium?Synechocystis?sp. PCC 6803

Sato, H., Fujimori, T. and Sonoike, K.

FEBS Letters(582)p.1093 - 10962008年-

Expression of algal cytochrome c6 gene in Arabidopsis enhances photosynthesis and growth.

Chida, H., Nakazawa, A., Akazaki, H., Hirano, T., Suruga, K., Ogawa, M., Satoh, T., Kadokura, K., Yamada, S., Hakamata, W., Isobe, K., Ito, T., Ishii, R., Nishio, T., Sonoike, K. and Oku, T.

Plant Cell Physiol.(48)p.948 - 9572007年-

Large scale analysis of chlorophyll fluorescence kinetics in Synechocystis sp. PCC 6803: Identification of the factors involved in the modulation of photosystem stoichiometry

Ozaki, H., Ikeuchi, M., Ogawa, T., Fukuzawa, H. and Sonoike, K.

Plant Cell Physiol.(48)p.451 - 4582007年-

Pacific Ocean and Japan Sea ecotypes of Japanese beech (Fagus crenata) differ in photosystem responses to continuous high light.

Yamazaki, J.-Y., Yoda, E., Takahashi, A., Sonoike, K. and Maruta, E.

Tree Physiology(27)p.961 - 9682007年-

The plastid sigma factor SIG1 maintains photosystem I activity via regulated expression of the psaA operon in rice chloroplasts.

Tozawa, Y., Teraishi, M., Sasaki, T., Sonoike, K., Nishiyama, Y., Itaya, M., Miyao, A. and Hirochika, H.

Plant J.(52)p.124 - 1322007年-

Chloroplast NAD kinase is essential for energy transduction through the xanthophyll cycle in photosynthesis

Takahashi, H., Watanabe, A., Tanaka, A., Hashida, S., Kawai-Yamada, M., Sonoike, K. and Uchimiya, H.

Plant and Cell Physiology(47)p.1678 - 16822006年-

High-dimensional and large-scale phenotyping of yeast mutants

Ohya, Y., Sese, J., Yukawa, M., Sano, F., Nakatani, Y., Saito, T.L., Saka, A., Fukuda, T., Ishihara,S., Oka, S., Suzuki, G., Watanabe, M., Hirata, A., Ohtani, M., Sawai, H., Fraysse, N., Latge, J.-P., Francois, J.M., Aebi, M., Tanaka, S., Muramatsu, S., Araki, H., Sonoike, K., Nogami, S. and Morishita, S.

Proceedings of National Academy of Science(102)p.19015 - 190202005年-

PsaK2 subunit in Photosystem I is involved in state transition under high-light condition in the cyanobacterium Synechocystis SP. PCC 6803(共著)

Fujimori, T., Hihara, Y. and Sonoike, K.

Journal of Biological Chemistry(280)p.22191 - 221972005年-

The mutant of sll1961, which encodes a putative transcriptional regulator, has a defect in regulation of photosystem stoichiometry in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803(共著)

Fujimori, T., Higuchi, M., Sato, H., Aiba, H., Muramatsu, M., Hihara, Y. and Sonoike, K.

Plant Physiology(139)p.408 - 4162005年-

A cyanobacterial gene encoding an ortholog of Pirin is induced under stress conditions

Hihara, Y., Muramatsu, M., Nakamura, K. and Sonoike, K.

FEBS Letters(574)p.101 - 1052004年-

Binding and functional properties of the extrinsic proteins in oxygen-evolving photosystem II particle from a green alga, Chlamydomonas reinhardtii having His-tagged CP47

Suzuki, T., Minagawa, J. Tomo, T., Sonoike, K., Ohta, H. and Enami, I.

Plant Cell Physiology(44)p.76 - 842003年-

DNA microarray analysis of redox responsive genes in the genome of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803

Hihara, Y., Sonoike, K., Kanehisa, M. and Ikeuchi, M.

Journal of Bacteriology(185)p.1719 - 17252003年-

Decrease in the efficiency of the electron donation to tyrosine Z of photosystem II in an SQDG-less mutant of Chlamydomonas

Minoda, A., Sonoike, K., Okada, K., Sato, N. and Tsuzuki, M.

FEBS Letters(553)p.109 - 1122003年-

Involvement of sulfoquinovosyl diacylglycerol in the structural integrity and heat-tolerance of photosystem II

Sato, N., Aoki, M., Maru, Y., Sonoike, K., Minoda, A. and Tsuzuki, M.

Planta(217)p.245 - 2512003年-

Over-reduced states of the Mn-cluster in cucumber leaves induced by dark-chilling treatment

Higuchi, M., Noguchi, T. and Sonoike, K.

Biochim. Biophys. Acta(1604)p.151 - 1582003年-

Dark-chilling pretreatment protects PSI from light-chilling damage(共著)

Kudoh, H. and Sonoike, K.

J.Photoscience(9)p.59 - 622002年-

Irriversible damage to photosystem I by chilling in the light(共著)

Kudoh, H. and Sonoike, K.

Planta(215)p.541 - 5482002年-

Roles of sulfoguinovosyl diacylgycerol for the maintenance of photosystem II(共著)

Minoda, A., Sato, N., Nozaki, H., Okada, K., Takahashi, H., Sonoike,K. and Tsuzuki, M.

Eur.J.Biochem.(269)p.2353 - 23582002年-

Physiological Significance of the Regulation of Photosystem Stoichiometry upon High Light Acclimation of Synechocystis sp. PCC 6803(共著)

Sonoike, K., Hihara, Y. and Ikeuchi, M.

Plant Cell Physiology(42)p.379 - 3842001年-

Role of Pyrenoids in the CO<sub>2</sub>-concentrating Mechanism : Comparative Morphology, Physiology and Molecular Phylogenetic Analysis of Closely Related Strains of Chlamydomonas and Chloromongs (Volvocales)

Morita, E., Abe, T., Tsuzuki, M., Fujiwara, S., Sato, N., Hirata, A., Sonoike, K. and Nozaki, H.

Planta(208)p.365 - 3721999年-

The Different Roles of Chilling Temperatures in the Photoinhibition of Photosystem I and Photosystem II

Sonoike, K.

J. Photochem. Photobiol. B : Biol(48)p.136 - 1411999年-

A Novel Gene, pmgA, Specifically Regulates Photosystem Stoichiometry In the Cyanobacterium Synechocystis species PCC 6803 in Response to High Light(共著)

Hihara, Y., Sonoike, K. and Ikeuchi, M.

Plant Physiology(117)p.1205 - 12161998年-

Presence of CO<sub>2</sub>-concentrating Mechanism in Some Species of the Pyrenoid-less Free-living Algal Genus Chloromonas (Volvocales, Chlorophyta)(共著)

Morita, E., Abe, T., Tsuzuki, M., Fujiwara, S., Sato, N., Hirata, A., Sonoike, K. and Nozaki, N.

Planta(204)p.269 - 2761998年-

Various Aspects of Inhibition of Photosynthesis under Light/Chilling Stress : "Photoinhibition at Chilling Temperatures" versus "Chilling Damage in the Light"

Sonoike, K.

J. Plant Res.(111)p.121 - 1291998年-

Photoinhibition of Photosynthesis during Rain Treatment : Identification of the Intersystem Electron-Transfer Chain as the Site of Inhibition(共著)

Ishibashi, M., Sonoike, K. and Watanabe, A.

Plant Cell Physiol.(38)p.168 - 1721997年-

Photosynthetic Properties of Leaves of Eupatorium makinoi Infected by a Geminivirus(共著)

Funayama, S., Sonoike, K. and Terashima, I.

Photosynth. Res.(53)p.253 - 2611997年-

The Inhibition of Photosynthesis after Exposure of Bean Leaves to Various Low Levels of CO<sub>2</sub>(共著)

Ishibashi, M., Sonoike, K. and Watanabe, A.

Plant Cell Physiol.(38)p.619 - 6241997年-

The Mechanism of the Degradation of psaB Gene Product, One of the Photosynthetic Reaction Center Subunits of Photosystem I, upon Photoinhibition(共著)

Sonoike, K., Kamo, M., Hihara, Y., Hiyama, T. and Enami, I.

Photosynth. Res.(53)p.55 - 631997年-

Acclimation of Respiratory Properties of Leaves of Spinacia oleracea (L.), a Sun Species, and of Alocasia macrorrhiza (L.) G. Don., a Shade Species, to Changes in Growth Irradiance(共著)

Noguchi, K., Sonoike, K. and Terashima, I.

Plant Cell Physiol.(37)p.377 - 3841996年-

Contribution of Lowered Unsaturation Levels of Chloroplast Lipids to High Temperature Tolerance of Photosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii(共著)

Sato, N., Sonoike, K., Kawaguchi, A. and Tsuzuki, M.

J. Photochem. Photobiol. Bi Biol.(36)p.333 - 3371996年-

Degradation of psaB Gene Product, the Reaction Center Subunit of Photosystem I, is Caused during Photoinhibition of Photosystem I : Possible involvement of active oxygen species

Sonoike, K.

Plant Sci.(115)p.157 - 1641996年-

Photoinhibition of Photosystem I : Its Physiological Significance in the Chilling Sensitivity of Plants

Sonoike, K.

Plant Cell Physiol.(37)p.239 - 2471996年-

Photosynthetic Characteristics of a Mutant of Chlamydomonas reinhardtii Impared in Fatty Acid Desaturation in Chloroplasts(共著)

Sato, N., Sonoike, K., Tsuzuki, M. and Kawaguchi, A.

Biochim. Biophys. Acta(1274)p.112 - 1181996年-

Stoichiometries of Photosystem I and Photosystem II in Rice Mutants Differently Deficient in Chlorophyll b.(共著)

Terao, T., Sonoike, K., Yamazaki, J.-Y., Kamimura, Y. and Katoh, S.

Plant Cell Physiol.(37)p.299 - 3061996年-

Destruction of Photosystem I Iron-Sulfur Centers in Leaves of Cucumis sativus L. by Weak Illumination at Chilling Temperatures(共著)

Sonoike, K., Terashima, I., Iwaki, M. and Itoh, S.

FEBS Lett.(362)p.235 - 2381995年-

Impaird photosystem II in a Mutant of Chlamydomonas reinhardtii Defective in Sulfoquinovosyl Diacylglycerol(共著)

Sato, N., Sonoike, K., Tsuzuki, M. and Kawaguchi, A.

Eur. J. Biochem.(234)p.16 - 231995年-

Selective Photoinhibition of Photosystem I in Isolated Thylakoid Membranes from Cucumber and Spinach

Sonoike, K.

Plant Cell Physiol.(36)p.825 - 8301995年-

Mechanism of the Photosystem I Photoinhibition in Leaves of Cucumis sativus L. (共著)

Sonoike, K. and Terashima, I.

Planta(194)p.287 - 2931994年-

Nucleotide Sequences of the psaA and psaB Genes Encoding the Reaction Center Proteins of Photosystem I in Anabaena variabilis ATCC 29413

Nyhus, K.J., Sonoike, K. and Pakrasi, H.B.

Biochim. Biophys. Acta(1185)p.247 - 2511994年-

The PsaC Protein is Necessary for in vivo Assembly of the PsaD, PsaE and PsaL Proteins in the Photosystem I Complex : Analysis of a Cyanobacterial Mutant Strain (共著)

Mannan, R.M., Pakrasi, H.B. and Sonoike, K.

Arch. Biochem. Biophys.(315)p.68 - 731994年-

The Site of Photoinhibition in Leaves of Cucumis sativus L. at Low Temperatures is Photosystem I, not Photosystem II (共著)

Terashima, I., Funayama, S. and Sonoike, K.

Planta(193)p.300 - 3061994年-

Chemical Environment Heterogeneity around the Two Chlorophyll a' Molecules in Photosystem I (共著)

Maeda, H., Watanabe, T. and Sonoike, K.

J. Photochem. Photobiol. B : Biol.(20)p.139 - 1431993年-

Small Subunits of Photosystem I Reaction Center Complexes from Synechococcus elongatus. I. Is the psaF Gene Product Required for Oxidation of Cytochrome c-553? (共著)

Hatanaka, H., Sonoike, K., Hirano, M. and Katoh, S.

Biochim. Biophys. Acta(1141)p.45 - 511993年-

Small Subunits of Photosystem I Reaction Center Complexes from Synechococcus elongatus. II. The psaE Gene Product Has a Role to Promote Interaction between the Terminal Electron Acceptor and Ferredoxin (共著)

Sonoike, K., Hatanaka, H. and Katoh, S.

Biochim. Biophys. Acta(1141)p.52 - 571993年-

Thermoluminescence Emission at Liquid Helium Temperatures from Photosynthetic Apparatus and Purified Pigments

Noguchi, T., Inoue, Y. and Sonoike, K.

Biochim. Biophys. Acta(1141)p.18 - 221993年-

A Novel 3.5kDa Protein Component of Cyanobacterial Photosystem I Complexes(共著)

Ikeuchi, M., Sonoike, K., Koike, H., Pakrasi, H.B. and Inoue, Y.

Plant Cell Physiol.(33)p.1057 - 10631992年-

An Application of a Two-Dimensional Photoncounter for the Determination of Emission Spectra of Thermoluminescence from Photosynthetic Systems(共著)

Sonoike, K. and Inoue, Y.

J. Luminescence(51)p.129 - 1371992年-

Presence of an N-terminal Presequence in the PsaI Protein of the Photosystem I complex in the Filamentous Cyanobacterium Anabaena variabilis ATCC 29413(共著)

Sonoike, K., Ikeuchi, M. and Pakrasi, H.B.

Plant Mol. Biol.(20)p.987 - 9901992年-

Exposure of Leaves of Cucumis sativus L. to Low temperatures in the Light Causes Uncoupling of Thylakoids. II. Nondestructive Measurements with Intact Leaves(共著)

Terashima, I., Sonoike, K., Kawazu, T. and Katoh, S.

Phlant Cell Physiol.(32)p.1275 - 12841991年-

The Emission Spectra of Thermoluminescence from the Photosynthetic Apparatus(共著)

Sonoike, K., Koike, H., Enami, I. and Inoue, Y.

Biochim. Biophys. Acta(1058)p.121 - 1301991年-

Total Immobilization of the Extrinsic 33kDa Protein in Spinach Photosystem II Membrane Preparations. Protein Stoichiometry and Stabilization of Oxygen Evolution(共著)

Enami, I., Kaneko, M., Kitamura, N., Koike, H., Sonoike, K., Inoue,Y. and Katoh, S.

Biochim. Biophys. Acta(1060)p.224 - 2321991年-

Heat-Stability of Iron Sulfur Centers and P-700 in Photosystem I Reaction Center Complexes Isolafed from the Thermophilic Cyanobacterium Synechococcus elongatus(共著)

Sonoike, K., Hatanaka, H., Katoh, S. and Itoh, S.

Plant Cell Physiol.(31)p.865 - 8701990年-

Variation and Estimation of the Differential Absorption Coefficient of P-700 in Spinach Photosystem I Preparations(共著)

Sonoike, K. and Katoh, S.

Plant Cell Physiol.(31)p.1079 - 10821990年-

Simple Estimation of the Differential Absorption Coefficient of P-700 in Detergent-Treated Preparations(共著)

Sonoike, K. and Katoh, S.

Biochim. Biophys. Acta(976)p.210 - 2131989年-

Effects of Sodium Dodecyl Sulfate and methyl Viologen on the Differential Extinction Coefficient of P-700 - A Band Shift of Chlorophyll a Associated with Oxidation of P-700(共著)

Sonoike, K. and Katoh, S.

Biochim. Biophys. Acta(935)p.61 - 711988年-

Isolation of an Intrinsic Antenna Chlorophyll a Protein from the Thermophilic Cyanobacterium Synechococcus sp. (共著)

Sonoike, K. and Katoh, S.

Arch. Biochem. Biophys.(244)p.254 - 2601986年-

Analysis of spontaneous suppressor mutants from the photomixotrophically grown pmgA-disrupted mutant in the cyanobacterium Synechocystis sp PCC 6803

Nishijima, Yoshiki;Kanesaki, Yu;Yoshikawa, Hirofumi;Ogawa, Takako;Sonoike, Kintake;Nishiyama, Yoshitaka;Hihara, Yukako

PHOTOSYNTHESIS RESEARCH126(2-3)p.465 - 4752015年-2015年

DOIWoS

詳細

ISSN:0166-8595

The Heat Tolerance of Dry Colonies of a Terrestrial Cyanobacterium, Nostoc sp. HK-01

Kimura Shunta;Tomita-Yokotani Kaori;Igarashi Yuichi;Sato Seigo;Katoh Hiroshi;Abe Tomoko;Sonoike Kintake;Ohmori Masayuki

Biological Sciences in Space29(0)p.12 - 182015年-2015年

CiNii

詳細

ISSN:0914-9201

概要:The heat tolerance of dry colonies of a terrestrial cyanobacterium, Nostoc sp. HK-01 by exposure to temperatures at 100 °C, the boiling point of liquid water, was examined. The cells of Nostoc sp. HK-01 can live under these conditions for 10 hours. All of the viable cells were akinetes which are dormant cells. Akinetes have a high tolerance to high temperatures. The photosynthetic ability of cells of HK-01 was normal even after the heat exposure. The percentage of decreased water content in the dry colony was 5 percent during the heat exposure for 24 hours. The reasons for the decrease in the percentage of survival rates of colonies under the high heat condition are related to the remaining water in the dry colony, and/or, DNA damage of individual cells. Furthermore, there is a possibility that there are highly tolerant cells in the dry colony since there are cells that survived over 24 hours after the heat exposure.

The initiation of nocturnal dormancy in Synechococcus as an active process

Takano, Sotaro; Tomita, Jun; Sonoike, Kintake; Iwasaki, Hideo

BMC Biology13(1)2015年06月-2015年06月 

DOIScopus

詳細

概要:© 2015 Takano et al. Background: Most organisms, especially photoautotrophs, alter their behaviours in response to day-night alternations adaptively because of their great reliance on light. Upon light-to-dark transition, dramatic and universal decreases in transcription level of the majority of the genes in the genome of the unicellular cyanobacterium, Synechococcus elongatus PCC 7942 are observed. Because Synechococcus is an obligate photoautotroph, it has been generally assumed that repression of the transcription in the dark (dark repression) would be caused by a nocturnal decrease in photosynthetic activities through the reduced availability of energy (e.g. adenosine triphosphate (ATP)) needed for mRNA synthesis. Results: However, against this general assumption, we obtained evidence that the rapid and dynamic dark repression is an active process. Although the addition of photosynthesis inhibitors to cells exposed to light mimicked transcription profiles in the dark, it did not significantly affect the cellular level of ATP. By contrast, when ATP levels were decreased by the inhibition of both photosynthesis and respiration, the transcriptional repression was attenuated through inhibition of RNA degradation. This observation indicates that Synechococcus actively downregulates genome-wide transcription in the dark. Even though the level of total mRNA dramatically decreased in the dark, Synechococcus cells were still viable, and they do not need de novo transcription for their survival in the dark for at least 48 hours. Conclusions: Dark repression appears to enable cells to enter into nocturnal dormancy as a feed-forward process, which would be advantageous for their survival under periodic nocturnal conditions.

Analysis of spontaneous suppressor mutants from the photomixotrophically grown pmgA-disrupted mutant in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803

Nishijima, Yoshiki; Kanesaki, Yu; Yoshikawa, Hirofumi; Yoshikawa, Hirofumi; Yoshikawa, Hirofumi; Ogawa, Takako; Ogawa, Takako; Sonoike, Kintake; Nishiyama, Yoshitaka; Hihara, Yukako; Hihara, Yukako

Photosynthesis Research126(2-3)p.465 - 4752015年12月-2015年12月 

PubMedDOIScopus

詳細

ISSN:01668595

概要:© 2015 Springer Science+Business Media Dordrecht.The pmgA-disrupted (ΔpmgA) mutant in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 suffers severe growth inhibition under photomixotrophic conditions. In order to elucidate the key factors enabling the cells to grow under photomixotrophic conditions, we isolated spontaneous suppressor mutants from the ΔpmgA mutant derived from a single colony. When the ΔpmgA mutant was spread on a BG11 agar plate supplemented with glucose, colonies of suppressor mutants appeared after the bleaching of the background cells. We identified the mutation site of these suppressor mutants and found that 11 mutants out of 13 had a mutation in genes related to the type 1 NAD(P)H dehydrogenase (NDH-1) complex. Among them, eight mutants had mutations within the ndhF3 (sll1732) gene: R32stop, W62stop, V147I, G266V, G354W, G586C, and deletion of 7 bp within the coding region. One mutant had one base insertion in the putative -10 box of the ndhC (slr1279) gene, leading to the decrease in the transcripts of the ndhCKJ operon. Two mutants had one base insertion and deletion in the coding region of cupA (sll1734), which is co-transcribed with ndhF3 and ndhD3 and comprises together a form of NDH-1 complex (NDH-1MS complex) involved in inducible high-affinity CO2 uptake. The results indicate that the loss of the activity of this complex effectively rescues the ΔpmgA mutant under photomixotrophic condition with 1 % CO2. However, little difference among WT and mutants was observed in the activities ascribed to the NDH-1MS complex, i.e., CO2 uptake and cyclic electron transport. This may suggest that the NDH-1MS complex has the third, currently unknown function under photomixotrophic conditions.

Effects of bleaching by nitrogen deficiency on the quantum yield of Photosystem II in Synechocystis sp. PCC 6803 revealed by Chl fluorescence measurements

Ogawa, Takako; Ogawa, Takako; Sonoike, Kintake

Plant and Cell Physiology57(3)p.558 - 5672016年03月-2016年03月 

DOIScopus

詳細

ISSN:00320781

概要:© The Author 2016. Published by Oxford University Press on behalf of Japanese Society of Plant Physiologists.Estimation of photosynthesis by Chl fluorescence measurement of cyanobacteria is always problematic due to the interference from respiratory electron transfer and from phycocyanin fluorescence. The interference from respiratory electron transfer could be avoided by the use of DCMU or background illumination by blue light, which oxidizes the plastoquinone pool that tends to be reduced by respiration. On the other hand, the precise estimation of photosynthesis in cells with a different phycobilisome content by Chl fluorescence measurement is difficult. By subtracting the basal fluorescence due to the phycobilisome and PSI, it becomes possible to estimate the precise maximum quantum yield of PSII in cyanobacteria. Estimated basal fluorescence accounted for 60% of the minimum fluorescence, resulting in a large difference between the 'apparent' yield and 'true' yield under high phycocyanin conditions. The calculated value of the 'true' maximum quantum yield of PSII was around 0.8, which was similar to the value observed in land plants. The results suggest that the cause of the apparent low yield reported in cyanobacteria is mainly ascribed to the interference from phycocyanin fluorescence. We also found that the 'true' maximum quantum yield of PSII decreased under nitrogen-deficient conditions, suggesting the impairment of the PSII reaction center, while the 'apparent' maximum quantum yield showed a marginal change under the same conditions. Due to the high contribution of phycocyanin fluorescence in cyanobacteria, it is essential to eliminate the influence of the change in phycocyanin content on Chl fluorescence measurement and to evaluate the 'true' photosynthetic condition.

Relationship between photochemical quenching and non-photochemical quenching in six species of cyanobacteria reveals species difference in redox state and species commonality in energy dissipation

Misumi, Masahiro; Katoh, Hiroshi; Tomo, Tatsuya; Sonoike, Kintake

Plant and Cell Physiology57(7)p.1510 - 15172016年01月-2016年01月 

DOIScopus

詳細

ISSN:00320781

概要:© The Author 2016. Published by Oxford University Press on behalf of Japanese Society of Plant Physiologists. All rights reserved.Although the photosynthetic reaction center is well conserved among different cyanobacterial species, the modes of metabolism, e.g. respiratory, nitrogen and carbon metabolism and their mutual interaction, are quite diverse. To explore such uniformity and diversity among cyanobacteria, here we compare the influence of the light environment on the condition of photosynthetic electron transport through Chl fluorescence measurement of six cyanobacterial species grown under the same photon flux densities and at the same temperature. In the dark or under weak light, up to growth light, a large difference in the plastoquinone (PQ) redox condition was observed among different cyanobacterial species. The observed difference indicates that the degree of interaction between respiratory electron transfer and photosynthetic electron transfer differs among different cyanobacterial species. The variation could not be ascribed to the phylogenetic differences but possibly to the light environment of the original habitat. On the other hand, changes in the redox condition of PQ were essentially identical among different species at photon flux densities higher than the growth light. We further analyzed the response to high light by using a typical energy allocation model and found that 'non-regulated' thermal dissipation was increased under high-light conditions in all cyanobacterial species tested. We assume that such 'non-regulated' thermal dissipation may be an important 'regulatory' mechanism in the acclimation of cyanobacterial cells to high-light conditions.

Estimation of photosynthesis in cyanobacteria by pulse-amplitude modulation chlorophyll fluorescence: problems and solutions

Ogawa, Takako; Ogawa, Takako; Misumi, Masahiro; Sonoike, Kintake

Photosynthesis Research133(1-3)p.63 - 732017年09月-2017年09月 

DOIScopus

詳細

ISSN:01668595

概要:© 2017, Springer Science+Business Media Dordrecht. Cyanobacteria are photosynthetic prokaryotes and widely used for photosynthetic research as model organisms. Partly due to their prokaryotic nature, however, estimation of photosynthesis by chlorophyll fluorescence measurements is sometimes problematic in cyanobacteria. For example, plastoquinone pool is reduced in the dark-acclimated samples in many cyanobacterial species so that conventional protocol developed for land plants cannot be directly applied for cyanobacteria. Even for the estimation of the simplest chlorophyll fluorescence parameter, F v /F m , some additional protocol such as addition of DCMU or illumination of weak blue light is necessary. In this review, those problems in the measurements of chlorophyll fluorescence in cyanobacteria are introduced, and solutions to those problems are given.

Characterization of the influence of chlororespiration on the regulation of photosynthesis in the glaucophyte Cyanophora paradoxa

Misumi, Masahiro; Sonoike, Kintake

Scientific Reports72017年04月-2017年04月 

DOIScopus

詳細

概要:© The Author(s) 2017. Glaucophytes are primary symbiotic algae with unique plastids called cyanelles, whose structure is most similar to ancestral cyanobacteria among plastids in photosynthetic organisms. Here we compare the regulation of photosynthesis in glaucophyte with that in cyanobacteria in the aim of elucidating the changes caused by the symbiosis in the interaction between photosynthetic electron transfer and other metabolic pathways. Chlorophyll fluorescence measurements of the glaucophyte Cyanophora paradoxa NIES-547 indicated that plastoquinone (PQ) pool in photosynthetic electron transfer was reduced in the dark by chlororespiration. The levels of nonphotochemical quenching of chlorophyll fluorescence was high in the dark but decreased under low light, and increased again under high light. This type of concave light dependence was quite similar to that observed in cyanobacteria. Moreover, the addition of ionophore hardly affected nonphotochemical quenching, suggesting state transition as a main component of the regulatory system in C. paradoxa. These results suggest that cyanelles of C. paradoxa retain many of the characteristics observed in their ancestral cyanobacteria. From the viewpoint of metabolic interactions, C. paradoxa is the primary symbiotic algae most similar to cyanobacteria than other lineages of photosynthetic organisms.

Significance of structural variation in thylakoid membranes in maintaining functional photosystems during reproductive growth

Nozue, Hatsumi; Oono, Kaori; Ichikawa, Yoshinobu; Tanimura, Shun; Shirai, Kana; Sonoike, Kintake; Nozue, Masayuki; Nozue, Masayuki; Hayashida, Nobuaki

Physiologia Plantarum160(1)p.111 - 1232017年05月-2017年05月 

PubMedDOIScopus

詳細

ISSN:00319317

概要:© 2016 Scandinavian Plant Physiology Society Structural variation in the stroma-grana (SG) arrangement of the thylakoid membranes, such as changes in the thickness of the grana stacks and in the ratio between grana and inter-grana thylakoid, is often observed. Broadly, such alterations are considered acclimation to changes in growth and the environment. However, the relation of thylakoid morphology to plant growth and photosynthesis remains obscure. Here, we report changes in the thylakoid during leaf development under a fixed light condition. Histological studies on the chloroplasts of fresh green Arabidopsis leaves have shown that characteristically shaped thylakoid membranes lacking the inter-grana region, referred to hereafter as isolated-grana (IG), occurred adjacent to highly ordered, large grana layers. This morphology was restored to conventional SG thylakoid membranes with the removal of bolting stems from reproductive plants. Statistical analysis showed a negative correlation between the incidences of IG-type chloroplasts in mesophyll cells and the rates of leaf growth. Fluorescence parameters calculated from pulse-amplitude modulated fluorometry measurements and CO 2 assimilation data showed that the IG thylakoids had a photosynthetic ability that was equivalent to that of the SG thylakoids under moderate light. However, clear differences were observed in the chlorophyll a/b ratio. The IG thylakoids were apparently an acclimated phenotype to the internal condition of source leaves. The idea is supported by the fact that the life span of the IG thylakoids increased significantly in the later developing leaves. In conclusion, the heterogeneous state of thylakoid membranes is likely important in maintaining photosynthesis during the reproductive phase of growth.

書籍等出版物

Organization and Assembly of Photosystem I (Book chapter)

Hihara, Y. and Sonoike, K.

Springer2013年 04月-

トコトンやさしい光合成の本

園池公毅

日刊工業新聞社2012年 12月-

詳細

ISBN:978-4526069932

生物学辞典

石川統他編

東京化学同人2010年 12月-

詳細

ISBN:978-4-8079-0735-9

光合成とはなにか 生命システムを支える力

園池公毅

講談社2008年 09月-

詳細

ISBN:978-4-06-257612-3

Chemical Environment around the Two Chlorophyll a' Molecules at the Core of Photosystem I (Proceedings paper)

Maeda, H., Watanabe, T. and Sonoike, K.

Kluwer Academic Publishers1992年-

Chilling Sensitive Steps in Leaves of Phaseolus vulgaris L. Examination of the Effects of Growth Irradiances on PSI Photoinhibition(共著)

Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Publishers1995年-

Confribution of Lipids to PSII(共著)

Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Publishers1995年-

Effects of Virus Infection on Photosynthesis of Eupatorium makinoi(共著)

Photosynthesis : Mechanisms and Effects1998年-

Electron Transfer from Cytochrome c-553 to P-700 in Cyanobacterial PSI Reaction Center Complexes with and without the Bound psaF Gene Product(共著)

Kluwer Academic Publishers1992年-

Photoinactivation of the two photosystems in oxygenic photosynthesis-mechanisms and regulations(共著)

Probing Photosynthesis : Mechanism, Regulation and Adaptation2000年-

Photoinhibition of Photosystem I in Chilling Sensitive Plants Determined in viro and in vitro(共著)

Photosynthesis : Mechanisms and Effects1998年-

Regulation, Inhibition and Protection of Photosystem I(共著)

Regulation of Photosynthesis2001年-

The Function of psaE Gene Product in Reduction of Ferredoxin by Cyanobacterial PSI Reaction Center(共著)

Kluwer Academic Publishers1992年-

The Loss of RuBPCase by 24-hour Treatment of "Rain" in Light(共著)

Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Publishers1995年-

Variations of the Differential Extinction Coefficient of P-700 and Re-estimation of Stoichiometry of Constituents in Photosystem I Reaction Center Complexes from Synechococcus elongatus(共著)

Kluwer Academic Publishers1990年-

Chemical Environment around the Two Chlorophyll a' Molecules at the Core of Photosystem I(共著)

Kluwer Academic Publishers1992年-

Chilling Sensitive Steps in Leaves of Phaseolus vulgaris L. Examination of the Effects of Growth Irradiances on PSI Photoinhibition(共著)

Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Publishers1995年-

Confribution of Lipids to PSII (共著)

Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Publishers1995年-

Effects of Virus Infection on Photosynthesis of Eupatorium makinoi(共著)

Photosynthesis : Mechanisms and Effects1998年-

Electron Transfer from Cytochrome c-553 to P-700 in Cyanobacterial PSI Reaction Center Complexes with and without the Bound psaF Gene Product(共著)

Kluwer Academic Publishers1992年-

Photoinactivation of the two photosystems in oxygenic photosynthesis-mechanisms and regulations(共著)

Probing Photosynthesis : Mechanism, Regulation and Adaptation2000年-

Photoinhibition of Photosystem I in Chilling Sensitive Plants Determined in viro and in vitro(共著)

Photosynthesis : Mechanisms and Effects1998年-

Photosystem I: The Plastocyanin:Ferredoxin Oxidoreductase in Photosynthesi (共著)

Springer, Dordrecht2006年-

The Function of psaE Gene Product in Reduction of Ferredoxin by Cyanobacterial PSI Reaction Center(共著)

Kluwer Academic Publishers1992年-

The Loss of RuBPCase by 24-hour Treatment of "Rain" in Light(共著)

Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Publishers1995年-

Variations of the Differential Extinction Coefficient of P-700 and Re-estimation of Stoichiometry of Constituents in Photosystem I Reaction Center Complexes from Synechococcus elongatus (共著)

Kluwer Academic Publishers1990年-

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

クロロフィル蛍光を用いた新規薬剤スクリーニング法の開発

2011年-0月-2014年-0月

配分額:¥3900000

研究種別:

時系列蛍光データを用いた表現型データベースの構築

配分額:¥7700000

研究種別:

細胞壁チェックポイントの分子機構

配分額:¥14500000

研究種別:

時系列蛍光データを用いた表現型データベースの構築

配分額:¥4000000

研究種別:

シアノバクテリア遺伝子のゲノムワイドな機能クラスタリング

配分額:¥4400000

研究種別:

シアノバクテリア遺伝子のゲノムワイドな機能クラスタリング

配分額:¥5600000

研究種別:

細胞周期に共役した細胞の形態形成に関する研究

配分額:¥14900000

研究種別:

2次元蛍光スクリーニングによる光合成制御因子の解析

配分額:¥13200000

研究種別:

シアノバクテリアがコードする遺伝子産物機能の網羅的解析

配分額:¥5500000

研究種別:

シアノバクテリアゲノムがコードする遺伝子産物機能の網羅的解析

研究種別:

光阻害の観点から見た植物の低温障害の研究

配分額:¥15100000

研究種別:

細胞の形態形成に必須な多機能分子スイッチの研究

配分額:¥16000000

研究種別:

光合成の光阻害における光化学系I反応中心の分解メカニズム

配分額:¥2000000

研究種別:

光合成の光阻害反応における光化学系Iと光化学系IIの相互調節

配分額:¥1200000

研究種別:

光をエネルギー源として生きる録葉細胞の暗黒への応答の分子機構

配分額:¥7900000

研究種別:

光化学系Iの光阻害における低温と酸素の役割

配分額:¥1200000

研究種別:奨励研究(A)

系I反応中心複合合体の小型サブユニットPSI-Lの機能と表在性サブユニットとの関係

1994年-1994年

研究分野:植物生理

配分額:¥1200000

研究種別:奨励研究(A)

光化学系I反応中心複合体の小型サブユニットPSI-Eの役割

1993年-1993年

研究分野:植物生理

配分額:¥1000000

研究種別:一般研究(B)

葉の老化に対する光の制御機構

1992年-1992年

研究分野:植物生理学

配分額:¥6600000

研究種別:

果実の光合成装置の特殊性

2016年-0月-2019年-0月

配分額:¥3640000

研究種別:

プロトン勾配による集光のフィードバック制御

2016年-0月-2021年-0月

配分額:¥154700000

研究種別:

新光合成:光エネルギー変換システムの再最適化

2016年-0月-2021年-0月

配分額:¥174200000

研究種別:

クロロフィル蛍光による細胞内代謝推定システムの構築

2016年-0月-2019年-0月

配分額:¥17550000

研究資金の受入れ状況

実施形態:受託教育

植生の回復を目的とする耐ストレス植物の作出(RITE)1995年-1996年

実施形態:共同研究

光合成エネルギー変換を制御する因子の分子解析(HFSP)1996年-1998年

学内研究制度

特定課題研究

クロロフィル蛍光による細胞内代謝推定システムの構築

2012年度

研究成果概要: 光合成は光のエネルギーを化学エネルギーに変換するエネルギー変換系であり、光エネルギーの捕集系としてクロロフィルをはじめとする光合成色素を持っている。光を吸収した色素がそのエネルギーの一部を再び光として放出する過程(蛍光)は、クロ... 光合成は光のエネルギーを化学エネルギーに変換するエネルギー変換系であり、光エネルギーの捕集系としてクロロフィルをはじめとする光合成色素を持っている。光を吸収した色素がそのエネルギーの一部を再び光として放出する過程(蛍光)は、クロロフィルのようにエネルギーが光合成という別の過程によって使われる場合には、それらの過程と競合する。結果として、蛍光と光合成には一般的に負の相関がみられ、蛍光測定は光合成の状態をモニターするための手段として利用可能である。光合成生物の中でも、原核生物であるシアノバクテリアは、細胞内の代謝が複数の細胞小器官に分散していないため、細胞内のさまざまな代謝が原理的には光合成に影響を与えると期待される。このことは、クロロフィル蛍光測定は、光合成以外の代謝についても情報を得る手段としても使える可能性を示唆する。本研究では、クロロフィル蛍光と細胞内の代謝の間の関係を明らかにすることを目的として実験を行なった。 今年度は、光合成以外の代謝系の中で最も解析がしやすいと考えられた呼吸系に焦点を絞り、呼吸の電子伝達に関わるNDH複合体のサブユニットをコードする遺伝子の破壊株の表現型解析を行なった。サブユニットのうちndhF1遺伝子を破壊したシアノバクテリアでは、呼吸速度の低下がみられるとともに、暗順応した細胞に光を照射した際に極めて大きなクロロフィル蛍光強度の変動がみられた。このクロロフィル蛍光挙動の変化の原因を解析したところ、ndhF1遺伝子破壊株においては、暗所でもプラストキノンプールが酸化しており、結果として細胞がステート1に固定されて野生型とは異なる大きなクロロフィル蛍光強度の変化が引き起こされていることが明らかとなった。さらに、このステート状態の変化によって、クロロフィル蛍光から推定される光合成速度が、酸素発生速度によって見積もられる光合成速度と大きく異なってしまうことも明らかとなった。

果実の光合成装置の特殊性

2014年度

研究成果概要:It isgenerally assumed that photosynthesis takes place in green leaves. Thephotosynthetic characteristics of the su...It isgenerally assumed that photosynthesis takes place in green leaves. Thephotosynthetic characteristics of the surface of the fruits, however, was notso much different from that of the leaves. On the other hand, photosynthesis ofthe seed coats of the broad been surrounded by pods seems to be ratherpeculiar. In this study, such peculiarity was examined to understand thephysiological significance of photosynthesis in seed coats. The isolation ofthylakoid membranes from the seed coats was difficult, but still possible.Measurements of oxygen evolution and chlorophyll fluorescence emission spectrarevealed that the observed difference of photosynthesis in seed coats was due tothe difference of intrinsic characteristics of photosynthesis in thylakoidmembranes.

クロロフィル蛍光による細胞内代謝推定システムの構築

2015年度

研究成果概要:一般に、蛍光測定は光合成の状態をモニターするための非破壊的手段として広く利用されている。しかし、原核生物であるシアノバクテリアは、細胞内のさまざまな代謝が光合成に影響を与える。この代謝系の相互作用を明らかにする途上で、まさにその相...一般に、蛍光測定は光合成の状態をモニターするための非破壊的手段として広く利用されている。しかし、原核生物であるシアノバクテリアは、細胞内のさまざまな代謝が光合成に影響を与える。この代謝系の相互作用を明らかにする途上で、まさにその相互作用が原因となり、細胞内の代謝がクロロフィル蛍光を用いた光合成の測定を妨害する場合があることを発見した。この妨害のメカニズムを解析・検討した結果、青色光の照射による光化学系Ⅰの選択的な励起によってステート遷移の状態を一定に保ち、クロロフィル蛍光の「げた」の部分を補正する計算方法を組み合わせることにより、この妨害を除去して正確な光合成活性を求めることに成功した。

果実の光合成装置の特殊性

2015年度

研究成果概要:果実の表面の光合成は葉の光合成とそれほど変わらないが、ソラマメの鞘の中の豆などのように、莢に覆われて直接光があたらない部分の光合成装置はかなり特殊である。今年度の本研究においては、このソラマメの種子の光合成の特殊性が、莢を持つ果実...果実の表面の光合成は葉の光合成とそれほど変わらないが、ソラマメの鞘の中の豆などのように、莢に覆われて直接光があたらない部分の光合成装置はかなり特殊である。今年度の本研究においては、このソラマメの種子の光合成の特殊性が、莢を持つ果実一般に普遍的なものであるのかどうかを検討した。スナップエンドウの莢の透過率は、ソラマメの莢の場合に比べて高く、内部の種子はより明るい環境にあることが推測される。実際にスナップエンドウの種子の光合成を解析した結果、ソラマメでもスナップエンドウでも、種子は葉とは異なる光合成が見られるが、その違いについては種間差があることが明らかとなった。

光合成の短期的な光応答メカニズムとその適応的意義

2010年度

研究成果概要:本年度は、特定課題の研究期間の短さを考慮し、植物の光環境応答メカニズムのうち、植物がおかれた光環境と光合成の関係に集中して研究を進めた。具体的には、果実のように、内部の光環境が外部とはことなる植物の部位における光合成を中心に研究を...本年度は、特定課題の研究期間の短さを考慮し、植物の光環境応答メカニズムのうち、植物がおかれた光環境と光合成の関係に集中して研究を進めた。具体的には、果実のように、内部の光環境が外部とはことなる植物の部位における光合成を中心に研究を行なった。本実験ではクロロフィル蛍光を測定する事によって、果実の部位ごとの光合成活性の差を調べた。ソラマメの豆とさやをパルス変調測定でクロロフィル蛍光測定を行なうと、豆は光化学系Ⅱの最大量子収率の指標であるFv/Fmの値が低くなっていた。この原因を探るために3つの実験を行った。まず1つめは、QAからQBの電子伝達が阻害で、測定パルスによるFOの上昇が起こり、見せかけのFv/Fmが小さくなると考え、LIGHT INTENSITYを変化させて豆とさやそれぞれを測定した。しかし、QAからQBの電子伝達に異常はみられず、豆のFv/Fmが小さい原因ではなかった。次に、豆とさやの電荷分離の反応速度の違いを観察するためにSTflashを用いて測定を行なった。しかし、豆とさやにQAからQBへの電子伝達速度の差異が見られず、これもFv/Fmが小さい原因ではなかった。しかし、系Ⅱのアンテナサイズが同じ事、STflash照射後のQAはさやの方が還元されたままである事、QB以降の電子の流れには違いがある事がわかった。3つめに、系Ⅰが何かしらの事情で増加し、Foが上昇してFv/Fmが小さくなったと考えられる。系Ⅰと系Ⅱの蛍光の違いを調べるために、液体窒素を使用して77Kでの蛍光を測定した。豆とさやで系Ⅰの蛍光の大きさに差は見られなかった。しかし、系Ⅰの波長のピークが豆は短波長側にずれており、豆は系Ⅰのアンテナに異常がある事が推測される。これら3つの実験からQAの還元状態に因るものと判明した。

クロロフィル蛍光を用いた新規薬剤スクリーニング法の開発

2010年度

研究成果概要:本年度は、シアノバクテリアの特定の蛍光挙動が細胞内のどのような代謝活動に由来しているのかについて研究を行なった。これまでに構築したクロロフィル蛍光挙動のデータベースであるFluoromeを検索することにより、野生型よりも極めて大き...本年度は、シアノバクテリアの特定の蛍光挙動が細胞内のどのような代謝活動に由来しているのかについて研究を行なった。これまでに構築したクロロフィル蛍光挙動のデータベースであるFluoromeを検索することにより、野生型よりも極めて大きなクロロフィル蛍光の変動を示す変異株を見出した。この変異株の原因遺伝子は、呼吸系のNDH複合体のサブユニットの一つであるndhF1であった。シアノバクテリアは呼吸電子伝達鎖と光合成電子伝達鎖がプラストキノンプールを共有しており、光化学系ⅡとNADH脱水素酵素複合体が共にプラストキノンを還元する。呼吸電子伝達鎖が光合成電子伝達に与える影響を明らかにするために、Synechocystis sp. PCC 6803のNADH脱水素酵素複合体の第5サブユニットをコードする遺伝子であるndhF1 (slr0844)を破壊した株を解析した。PAMクロロフィル蛍光測定により求めた生育光強度(20 μmol/m2/s)での光合成電子伝達の実効量子収率ΦⅡはndhF1破壊株の方が野生株よりも高くなっていた。しかしながら、酸素電極を用いて測定した飽和光照射下での光合成電子伝達活性は、野生型とndhF1破壊株で大きな違いは見られなかった。低温クロロフィル蛍光スペクトルの測定によって、野生型は15分間の暗順応によりステート2になるが、ndhF1破壊株では暗順応をしてもステート2になりにくいことが明らかになった。呼吸の末端酸化酵素の阻害剤であるKCNを添加するどちらの株も暗順応でステート2になる。以上の結果は、ndhF1破壊株においては、NADH脱水素酵素複合体の活性低下によりプラストキノンプールがより酸化的になり、ステート2になりにくくなった結果、高い光合成の実効収率を示すと結論できる。

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
植物生理学I教育学部2019春学期
生化学I教育学部2019春学期
植物生理学II教育学部2019秋学期
生物学演習教育学部2019通年
生物学実験III教育学部2019通年
生物学特殊演習 C教育学部2019通年
修士論文(生命理工)大学院先進理工学研究科2019通年
Research on Plant Physiology and Biochemistry大学院先進理工学研究科2019通年
植物生理生化学研究大学院先進理工学研究科2019通年
Research on Environmental Ecology大学院先進理工学研究科2019通年
環境生態学研究大学院先進理工学研究科2019通年
総合生命理工学特論A大学院先進理工学研究科2019春学期
Integrative Bioscience and Biomedical Engineering A大学院先進理工学研究科2019春学期
総合生命理工学特論A大学院先進理工学研究科2019春学期
Environmental Ecology大学院先進理工学研究科2019秋学期
環境生態学特論大学院先進理工学研究科2019秋学期
Seminar on Plant Physiology and Biochemistry A大学院先進理工学研究科2019春学期
植物生理生化学演習A大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Plant Physiology and Biochemistry B大学院先進理工学研究科2019秋学期
植物生理生化学演習B大学院先進理工学研究科2019秋学期
Seminar on Plant Physiology and Biochemistry C大学院先進理工学研究科2019春学期
植物生理生化学演習C大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Plant Physiology and Biochemistry D大学院先進理工学研究科2019秋学期
植物生理生化学演習D大学院先進理工学研究科2019秋学期
Seminar on Environmental Ecology A大学院先進理工学研究科2019春学期
環境生態学演習A大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Environmental Ecology B大学院先進理工学研究科2019秋学期
環境生態学演習B大学院先進理工学研究科2019秋学期
Seminar on Environmental Ecology C大学院先進理工学研究科2019春学期
環境生態学演習C大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Environmental Ecology D大学院先進理工学研究科2019秋学期
環境生態学演習D大学院先進理工学研究科2019秋学期
Master's Thesis (Department of Integrative Bioscience and Biomedical Engineering)大学院先進理工学研究科2019通年
植物生理生化学研究大学院先進理工学研究科2019通年

作成した教科書・教材・参考書

生物

2012年03月

詳細

概要:高等学校理科用教科書(数研出版)

理科の世界

2011年03月

詳細

概要:中学校理科用教科書(大日本図書)

改訂生物I

2007年

詳細

概要:高等学校理科用教科書(大日本図書)

生物II

2004年

詳細

概要:高等学校理科用教科書(大日本図書)

生物I

2003年

詳細

概要:高等学校理科用教科書(大日本図書)

社会貢献活動

『ガリレオX』「人工光合成 太陽光で作る夢のエネルギー」

役割:出演2011年12月-

イベント・番組・雑誌名:BSフジ

詳細

種別:テレビ・ラジオ番組対象:社会人・一般

概要:VTR出演、植物の光合成について解説

『アインシュタインの眼』#146「紅葉 穂高連峰 色彩の物語」

役割:出演2011年11月-

イベント・番組・雑誌名:NHK BSプレミアム

詳細

種別:テレビ・ラジオ番組対象:社会人・一般

概要:TR出演、植物の紅葉と光合成について実験・解説