岡山大学大学院自然科学研究科（理）生物科学専攻の山本 泰名誉教授、西村美保助教らの研究グループは，植物が強い光から身を守るメカニズムを可視化し，解明することに成功した（ニュースリリース）。

植物は太陽の光を使った光合成によって，水と二酸化炭素から酸素と有機物を作り出すが，夏の直射日光のような強すぎる光は，植物の光合成機能にダメージを与え，光合成を阻害してしまうことが知られている。これについて研究グループは，光合成の反応が行なわれている葉緑体のチラコイド膜に焦点を当て，強い日差しから逃げることの出来ない植物が，どのようにして身を守っているのかについて研究を行なった。

植物のタンパク質は強すぎる光によって壊れ，不要タンパク質となる。こうした不要タンパク質が蓄積すると最後には植物細胞の死を招いてしまうため，細胞死を防ぐ手段として植物には，強い光で壊れてしまったタンパク質を分解・除去する「FtsH」と呼ばれる酵素がチラコイド膜上に存在する。

研究グループは今回，このFtsH酵素が光照射によってその位置を変え，不要タンパク質の分解を効率的に行なえるようにしている様子を透過型電子顕微鏡で観察。不要タンパク質除去のメカニズムがスムーズに機能するよう，強い光の下ではチラコイド膜の構造が大きく外側に曲がり変化することを明らかにした。

また，チラコイド膜を連続的に傾斜させて撮影した多数の電子顕微鏡画像を元に，チラコイド膜の立体構造を再構築することにも成功。得られたチラコイド膜の三次元モデルについて動画を作成し，いままで見ることが出来なかった強光下で起こるチラコイド膜の構造変化が世界で初めて可視化された。

今回の研究は，いままで謎であった、自然の光合成機能を支えるチラコイド膜のダイナミックな動態を明らかにした。今回の発見によって，光合成の場であるチラコイド膜の「構造」の重要性が浮き彫りになり，より効率的な人工光合成系の構築や環境ストレス耐性を備えた作物の創出等への応用が期待される。