SONOIKE, Kintake

写真a

Affiliation

Faculty of Education and Integrated Arts and Sciences, School of Education

Job title

Professor

Homepage URL

http://www.photosynthesis.jp/

Profile

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30年余にわたって務めている。

Concurrent Post 【 display / non-display

  • Faculty of Science and Engineering   Graduate School of Advanced Science and Engineering

  • Affiliated organization   Global Education Center

Research Institute 【 display / non-display

  • 2020
    -
    2022

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

Education 【 display / non-display

  • 1985.04
    -
    1998.03

    University of Tokyo   Graduate School of Science   Doctor Course of Pure and Applied Sciences  

  • 1983.04
    -
    1985.03

    University of Tokyo   Graduate School of Science   Master Course of Pure and Applied Sciences  

  • 1979.04
    -
    1983.03

    University of Tokyo   College of Arts and Sciences   Department of Pure and Applied Sciences  

Degree 【 display / non-display

  • University of Tokyo   Doctor of Science

Research Experience 【 display / non-display

  • 2009.09
    -
    Now

    Waseda University   Faculty of Education and Integrated Arts and Sciences   Professor

  • 1983.07
    -
    Now

    宮内庁   式部職   嘱託

  • 1999.04
    -
    2009.09

    University of Tokyo   Graduate School of Frontier Sciences   Associate Professor

  • 1990.04
    -
    1999.03

    University of Tokyo   Department of Science   Research Associate

  • 1989.04
    -
    1990.03

    RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research)   Solar Energy Group   Post-doctoral Fellow

display all >>

Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    国際光合成学会

  •  
     
     

    American Society of Plant Biologists

  •  
     
     

    THE JAPANESE SOCIETY OF PLANT PHYSIOLOGISTS

  •  
     
     

    THE BOTANICAL SOCIETY OF JAPAN

  •  
     
     

    International Society of Photosynthesis Research

display all >>

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Plant molecular biology and physiology   Photosynthesis

Research Interests 【 display / non-display

  • 光合成

  • photosynthesis

Papers 【 display / non-display

  • Respiration Interacts With Photosynthesis Through the Acceptor Side of Photosystem I, Reflected in the Dark-to-Light Induction Kinetics of Chlorophyll Fluorescence in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803

    Takako Ogawa, Kenta Suzuki, Kintake Sonoike

    Frontiers in Plant Science   12   717968  2021.07  [Refereed]  [Invited]

    Authorship:Last author, Corresponding author

     View Summary

    <jats:p>In cyanobacteria, the photosynthetic prokaryotes, direct interaction between photosynthesis and respiration exists at plastoquinone (PQ) pool, which is shared by the two electron transport chains. Another possible point of intersection of the two electron transport chains is NADPH, which is the major electron donor to the respiratory chain as well as the final product of the photosynthetic chain. Here, we showed that the redox state of NADPH in the dark affected chlorophyll fluorescence induction in the cyanobacterium <jats:italic>Synechocystis</jats:italic> sp. PCC 6803 in a quantitative manner. Accumulation of the reduced NADPH in the dark due to the defect in type 1 NAD(P)H dehydrogenase complex in the respiratory chain resulted in the faster rise to the peak in the dark-to-light induction of chlorophyll fluorescence, while depletion of NADPH due to the defect in pentose phosphate pathway resulted in the delayed appearance of the initial peak in the induction kinetics. There was a strong correlation between the dark level of NADPH determined by its fluorescence and the peak position of the induction kinetics of chlorophyll fluorescence. These results indicate that photosynthesis interacts with respiration through NADPH, which enable us to monitor the redox condition of the acceptor side of photosystem I by simple measurements of chlorophyll fluorescence induction in cyanobacteria.</jats:p>

    DOI

  • Imaging, screening and remote sensing of photosynthetic activity and stress responses.

    Kaori Kohzuma, Kintake Sonoike, Kouki Hikosaka

    Journal of plant research   134 ( 4 ) 649 - 651  2021.07  [Domestic journal]

    DOI PubMed

  • The circadian rhythm regulator RpaA modulates photosynthetic electron transport and alters the preferable temperature range for growth in a cyanobacterium.

    Hazuki Hasegawa, Tatsuhiro Tsurumaki, Sousuke Imamura, Kintake Sonoike, Kan Tanaka

    FEBS letters   595   1480 - 1492  2021.03  [Refereed]  [International journal]

     View Summary

    Cyanobacterial strains can grow within a specific temperature range that approximately corresponds to their natural habitat. However, how the preferable temperature range for growth (PTRG) is determined at the molecular level remains unclear. In this study, we detected a PTRG upshift in a mutant strain of Synechococcus elongatus PCC 7942 lacking the circadian rhythm regulator RpaA. Subsequent analyses revealed that RpaA decreases the electron transport from photosystem I to NADPH. The change in electron transport likely inhibits H2 O2 generation under high-temperature conditions and contributes to the observed PTRG upshift in rpaA-deficient cells. The importance of the effects of the circadian rhythm regulator on the PTRG is discussed.

    DOI PubMed

  • Screening of mutants using chlorophyll fluorescence

    Takako Ogawa, Kintake Sonoike

    Journal of Plant Research    2021.03  [Refereed]  [Invited]

    Authorship:Last author, Corresponding author

    DOI

  • Dissection of the mechanisms of growth inhibition resulting from loss of the PII protein in the cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942.

    Takayuki Sakamoto, Nobuyuki Takatani, Kintake Sonoike, Haruhiko Jimbo, Yoshitaka Nishiyama, Tatsuo Omata

    Plant & cell physiology    2021.02  [Domestic journal]

     View Summary

    In cyanobacteria, the PII protein (the glnB gene product) regulates a number of proteins involved in nitrogen assimilation including PipX, the co-activator of the global nitrogen regulator protein NtcA. In Synechococcus elongatus PCC 7942, construction of a PII-less mutant retaining the wild-type pipX gene is difficult because of the toxicity of uncontrolled action of PipX and the other defect(s) resulting from the loss of PII  per se, but the nature of the PipX toxicity and the PipX-independent defect(s) remains unclear. Characterization of a PipX-less glnB mutant (PD4) in this study showed that the loss of PII increases the sensitivity of PSII to ammonium. Ammonium was shown to stimulate formation of reactive oxygen species in the mutant cells. The ammonium-sensitive growth phenotype of PD4 was rescued by addition of an antioxidant α-tocopherol, confirming that photo-oxidative damage was the major cause of the growth defect. A targeted PII mutant retaining wild-type pipX was successfully constructed from the wild-type S. elongatus strain (SPc) in the presence of α-tocopherol. The resulting mutant (PD1X) showed an unusual chlorophyll fluorescence profile, indicating extremely slow reduction and re-oxidation of QA, which phenotype was not observed in the mutant defective in both glnB and pipX. These results showed that the aberrant action of uncontrolled PipX resulted in impairment of the electron transport reactions in both the reducing and oxidizing sides of QA.

    DOI PubMed

display all >>

Books and Other Publications 【 display / non-display

  • ミースフェルド生化学

    Miesfeld, Roger L, McEvoy, Megan M, 稲田, 利文, 水島, 昇, 田口, 英樹, 宮澤, 恵二, 三善, 英知, 村上, 誠, 吉澤, 史昭他( Part: Joint translator, 第12章「光合成」の翻訳に協力)

    東京化学同人  2020.10 ISBN: 9784807909865

  • Biology: How Life Works

    ( Part: Joint translator)

    2020.04 ISBN: 9784807909612

  • 植物の形には意味がある

    園池 公毅( Part: Sole author)

    ベレ出版  2016.04 ISBN: 9784860644703

  • 光と生命の事典

    日本光生物学協会編( Part: Joint author, 「生物による光エネルギーの利用」の項目を執筆)

    朝倉書店  2016 ISBN: 9784254171617

  • 光合成のエネルギー変換と物質変換

    園池 公毅( Part: Joint author, 第1章「光合成の全体像」を執筆)

    化学同人  2015.04 ISBN: 9784759817201

display all >>

Misc 【 display / non-display

  • 光合成の産物がグルコースであるという都市伝説

    園池公毅

    理科教室   789   64 - 69  2020.09  [Invited]

    Authorship:Lead author, Last author, Corresponding author

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

  • 光合成を学ぶことによって得られるもの

    園池公毅

    理科教室   786   40 - 45  2020.06  [Invited]  [Domestic journal]

    Authorship:Lead author, Last author, Corresponding author

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

  • 令和最初の歌会始に寄せて

    園池公毅

    皇室   86   40 - 45  2020.04  [Invited]  [Domestic journal]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

  • 歌会始改革~より国民へ開かれた行事へ

    園池公毅

    皇室   85   104 - 109  2020.01  [Invited]  [Domestic journal]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

  • 明治維新と歌会始

    園池公毅

    皇室   84   86 - 91  2019.10  [Invited]  [Domestic journal]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

display all >>

Works 【 display / non-display

  • Fluorome

    SONOIKE Kintake  Database science 

    2007.09
    -
    Now

     View Summary

    The Cyanobacterial Chlorophyll Fluorescence Database (Fluorome) is a collection of induction kinetics of chlorophyll fluorescence from cyanobacterial mutant cells of Synechocystis sp. PCC 6803. Chlorophyll fluorescence kinetics, which reflects the modified metabolism in each mutant, was determined for over 750 gene-disruption mutants. One can easily search for mutants that show "similar" phenotype to the mutant of one's own interest.

Awards 【 display / non-display

  • 特別研究員等審査会専門委員(書面担当)表彰

    2019.07   日本学術振興会  

    Winner: 園池 公毅

  • Peer Review Award 2018

    2018.09   Publons   Top 1% pre-publication peer reviewer in Plant & Animal Science

    Winner: SONOIKE Kintake

  • Peer Review Award 2017

    2017.09   Publons   Top 1% pre-publication peer reviewer in Biochemistry, Genetics and Molecular Biology

    Winner: Kintake SONOIKE

  • Excellent Reviewer

    2013.12   Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology  

    Winner: Kintake Sonoike

  • 特別賞

    2013.09   日本植物学会   光合成に関する啓蒙活動

    Winner: 園池 公毅

display all >>

Research Projects 【 display / non-display

  • 新光合成:光エネルギー変換システムの再最適化

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    Project Year :

    2016.06
    -
    2021.03
     

    皆川 純, 清水 浩, 坂本 亘, 園池 公毅, 宗景 ゆり, 久堀 徹, 魚住 信之, 高橋 裕一郎, 鹿内 利治, 栗栖 源嗣, 矢守 航

     View Summary

    光合成センターの運営 ― 光合成機能解析センター、光合成リソースセンターは、当初予定通り運営されている。
    領域研究の活性化 ― 毎月の月初めのSkypeによる総括班会議において、さまざまな領域運営の議論を行い、領域活動の支援と活性化を行った。また、全計画班、全公募班による年2回の領域会議を行い、領域活動の活発化を進め、多数の共同研究を推進した。領域の主催、共催による、シンポジウム、技術講習会等を多数開催した。
    広報活動 ― ニュースレターを2回発刊した。
    中間評価とりまとめ ― 本年度は中間評価を行う3年目にあたっていたため、過去2年間の領域活動のとりまとめ作業を、総括班が中心となって行った。

  • プロトン勾配による集光のフィードバック制御

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    Project Year :

    2016.06
    -
    2021.03
     

    皆川 純, 秋本 誠志, 園池 公毅

     View Summary

    1.NPQ作動原理の解明 II ― 強光を当てた時にLHCSR3タンパク質が合成されqEクエンチングを引き起こすことは知られていたが、よく似たLHCSR1については、その存在こそ知られていたものの、よくわかっていなかった。そこで、通常の人工照明ではなく紫外線を含む照明でクラミドモナスを培養し、LHCSR1を蓄積させた状態でピコ秒領域での蛍光減衰過程の詳細な解析を行い、qEクエンチングが光化学系IIから光化学系Iへのエネルギー移動、および光化学系Iにおける光化学反応にて起こることを明らかにした。
    2.強光シグナル伝達系の解明II ― 強光シグナル伝達系が概日リズムの影響を受けることは知られていたがその分子機構は明らかではない。そこで概日リズム変異株を解析し、強光シグナルと概日リズムの関連を明らかにした。これまでに単離された105のroc(rhythm of chloroplast)変異株の中から赤色光環境下で特に高いqEクエンチング能を持つroc75変異株に注目した。この赤色光環境下でROC75を欠失するとLHCSR3発現レベルが高かったことからROC75は赤色によって活性化されるLHCSR3の負の制御因子であることがわかった。また、青色光環境下ではクリプトクロムを欠損(pcry)するとROC75発現量が下がったことから、pCRYがROC75を正に制御することも明らかとなった。以上よりROC75は青色光受容体であるpCRYによって発現量が正に制御され、赤色光によって活性化される、LHCSR3の負の制御因子であることが判明した。

  • 果実の光合成装置の特殊性

    Project Year :

    2016.04
    -
    2019.03
     

    園池 公毅

    Authorship: Principal investigator

  • 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

    Project Year :

    2016.04
    -
    2019.03
     

    園池 公毅

    Authorship: Principal investigator

  • 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

    Project Year :

    2011.04
    -
    2014.03
     

    園池 公毅

    Authorship: Principal investigator

display all >>

Presentations 【 display / non-display

  • 植物の葉の形や色と光合成

    園池公毅  [Invited]

    東京都立成瀬高等学校講演会 

    Presentation date: 2021.09

  • Metabolic interaction in cyanobacteria

    Ogawa,T, Suzuki,K, Sonoike,K  [Invited]

    Japan-Finland Seminar 2021 

    Presentation date: 2021.08

    Event date:
    2021.08
     
     
  • シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC6803におけるプラストキノンプールのレドックスと非光化学消光の関係性

    太刀掛稜平, 園池公毅

    日本植物生理学会第62回年会 

    Presentation date: 2021.03

    Event date:
    2021.03
     
     
  • シアノバクテリアにおいて時計制御因子RpaAが光合成電子伝達制御を介して増殖至適温度を制御する

    長谷川葉月, 鶴巻達大, 今村壮輔, 園池公毅, 田中寛

    日本植物生理学会第62回年会 

    Presentation date: 2021.03

    Event date:
    2021.03
     
     
  • 大学入学共通テストで理科・生物はどう変わるか?

    園池 公毅  [Invited]

    東京理科大学理数教育研究センター研究会  (東京理科大学神楽坂キャンパス)  東京理科大学教育支援機構理数教育研究センター

    Presentation date: 2019.12

display all >>

Specific Research 【 display / non-display

  • 果実の光合成装置の特殊性

    2015  

     View Summary

    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。

  • 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  

     View Summary

    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

    2014  

     View Summary

    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

    2012  

     View Summary

     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。

  • 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  

     View Summary

    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。

display all >>

 

Syllabus 【 display / non-display

display all >>

Teaching Experience 【 display / non-display

  • 生化学 II

    早稲田大学  

    2016
    -
    Now
     

  • 生化学 I

    早稲田大学  

    2016
    -
    Now
     

  • 植物生理生化学特論

    早稲田大学  

    2010
    -
    Now
     

  • 生物学演習

    早稲田大学  

    2009
    -
    Now
     

  • 植物生理学 II

    早稲田大学  

    2008
    -
    Now
     

display all >>

 

Committee Memberships 【 display / non-display

  • 2020.12
    -
    Now

    公益財団法人下中記念財団  下中科学研究助成金審査委員

  • 2020.03
    -
    Now

    堂上会  理事

  • 2017.04
    -
    Now

    日本科学協会  笹川科学研究助成生物(A系)選考委員会副委員長

  • 2016.04
    -
    Now

    公益財団法人陽明文庫  評議員

  • 2016.01
    -
    Now

    日本光合成学会  事務局長

display all >>

Social Activities 【 display / non-display

  • 現代自然科学の現状

    早稲田大学  教員免許更新講習 

    2021.08
    -
     

  • Biology 神秘の世界を求めてー生物の探究的な実習と探究活動の充実を図る講座ー

    東京都教職員研修センター  令和二年度専門性向上研修 理科Ⅰ 

    2020.08
    -
     

  • 現代自然科学の現状

    早稲田大学  教員免許更新講習 

    2019.08
    -
     

  • 現代自然科学の現状

    早稲田大学  教員免許更新講習 

    2018.08
    -
     

  • 現代自然科学の現状

    早稲田大学  教員免許更新講習 

    2017.08
    -
     

display all >>

Media Coverage 【 display / non-display

  • 皇后さまご活動幅広く

    Newspaper, magazine

    産経新聞社   産経新聞  

    象徴次世代へ継承のかたち⑤  

    2019.05

  • 第40回「生物学と人類の未来」

    TV or radio program

    NHK Eテレ   高校講座 生物基礎  

    2019.02

  • 歌会始の季節に

    Newspaper, magazine

    朝日新聞社   朝日新聞  

    天声人語  

    2019.01

  • 人工光合成

    Internet

    株式会社ニッチモ   明日をつくる原石か?幻想か?  

    HR mics vol. 31, pp. 25-30  

    2018.12

  • もうひとつのファクトリサーチ

    Internet

    テレビ朝日   ファクトリサーチTV  

    2018.10

display all >>