フィードバックの脱吸収のPSBS依存の強化により、光化学系IIが光抑制から保護されます

フィードバック脱吸収（QE）は、光吸収が光合成能力を超える場合の光合成の阻害を防ぐために、植物の光収穫を調節します。QEのメカニズムは完全には理解されていませんが、低チラコイドの内腔pH、エポキシ化キサントフィル、光化学系IIタンパク質PSBを必要とすることが知られています。過剰な光への短期の4-H暴露中に、キサントフィル組成が異なる3つのPSBおよびQE欠損シロイヌナズナの変異体は、野生型よりも光阻害されました。光阻害の程度はすべての変異体で同じであり、Xanthophyllの組成ではなくQE容量が短期的な高光の光能にとって重要であることを示唆しています。キサントフィルは明らかです。QE容量が2倍増加する植物は、PSBの過剰発現によって生成され、PSBのレベルが野生型シロイヌナズナのQE容量を制限することを示しています。これらの結果は、PSBS発現の変動は、自然界で観察されるQE能力の種固有および環境的に誘導される違いの原因であるという考えと一致しています。さらに、QE容量が高い植物は、野生型よりも光阻害に対してより耐性がありました。QEの増加は、光化学系IIの励起圧力の低下と、蛍光寿命分布のクロロフィルの分数領域の変化に関連していましたが、寿命の中心ではなく、QEは光化学系II電子受容体の過剰削減を防ぐことで光阻害から保護することを示唆しています。PSBの過剰発現によるQE容量のエンジニアリングは、環境ストレスに対してより耐性のある作物植物を潜在的に生成する可能性があります。

Feedback de-excitation (qE) regulates light harvesting in plants to prevent inhibition of photosynthesis when light absorption exceeds photosynthetic capacity. Although the mechanism of qE is not completely understood, it is known to require a low thylakoid lumen pH, de-epoxidized xanthophylls, and the photosystem II protein PsbS. During a short-term 4-h exposure to excess light, three PsbS- and qE-deficient Arabidopsis thaliana mutants that differed in xanthophyll composition were more photoinhibited than the wild type. The extent of photoinhibition was the same in all of the mutants, suggesting that qE capacity rather than xanthophyll composition is critical for photoprotection in short-term high light, in contrast to longer-term high light conditions (days) when additional antioxidant roles of specific xanthophylls are evident. Plants with a 2-fold increase in qE capacity were generated by overexpression of PsbS, demonstrating that the level of PsbS limits the qE capacity in wild-type Arabidopsis. These results are consistent with the idea that variations in PsbS expression are responsible for species-specific and environmentally induced differences in qE capacity observed in nature. Furthermore, plants with higher qE capacity were more resistant to photoinhibition than the wild type. Increased qE was associated with decreased photosystem II excitation pressure and changes in the fractional areas of chlorophyll a fluorescence lifetime distributions, but not the lifetime centers, suggesting that qE protects from photoinhibition by preventing overreduction of photosystem II electron acceptors. Engineering of qE capacity by PsbS overexpression could potentially yield crop plants that are more resistant to environmental stress.