京大ら,光合成効率を上げる新因子を発見

京都大学の研究グループは九州大学と共同で,光受容体フォトトロピンにより制御され,光合成効率を上昇させる反応である葉緑体集合反応に働く陸上植物に共通する新規因子を発見した(ニュースリリース)。

植物は光合成のために光を多く吸収できるよう茎を曲げ(光屈性),葉を広げ(葉の展開),二酸化炭素の吸収を促すよう葉の表面にある気孔を開き(気孔開口),細胞内では光合成を担う葉緑体自身が光を効率よく利用できる位置に移動する。

これを葉緑体光定位運動と呼び,当たる光が弱い場合には葉緑体は光に向かって集まり(集合反応),強い光からはダメージを避けるよう逃げる(逃避反応)。

これらの生理反応は全て植物特有な光受容体であるフォトトロピンによって制御されているが,どのようにフォトトロピンが全く性質の異なるこれらの反応を制御しているかは不明のままだった。

また,過去のシロイヌナズナの解析から,これまでに光屈性,葉の展開や気孔開口に関与するフォトトロピンの結合タンパク質は同定されていたが,葉緑体光定位運動の制御に関わるタンパク質は発見されていなかった。

研究グループは光屈性と葉の展開を制御するフォトトロピン結合タンパク質NPH3とRPT2のホモログ(進化的に同じ祖先に由来する類似性の高い遺伝子の一群)の中からNCH1というタンパク質がフォトトロピンと結合することを発見した。

また,シロイヌナズナ変異体の解析により,NCH1はRPT2とともに葉緑体集合反応を制御することもわかった。NCH1は光屈性と葉の展開に関与せず,さらにNPH3,RPT2とNCH1いずれもが葉緑体逃避反応と気孔開口には関与しないことを発見した。

これらの結果から,フォトトロピンにより制御される反応にはNCH1とそのホモログに依存した反応(光屈性,葉の展開と葉緑体集合反応)と非依存な反応(葉緑体逃避反応と気孔開口)に分類され,NCH1ホモログの使い分けによって光屈性・葉の展開(NPH3とRPT2)と葉緑体集合反応(NCH1とRPT2)が制御されていることを明らかにした。

加えて,コケ植物タイ類ゼニゴケからRPT2/NCH1のホモログMpNCH1を同定し,ゼニゴケでもNCH1が集合反応特異的な因子であることを発見し,NCH1によるフォトトロピン依存の葉緑体集合反応の制御が陸上植物に共通して保存されていることを明らかにした。

関連記事「岡山大,光合成における葉緑体の機能を解明」「阪大ら,光合成を調整するタンパク質を発見」「阪大ら,光合成蛋白質の構造原理を解明

キーワード:

関連記事

  • 阪大など、藻類の新たな光利用の仕組みをクライオ電子顕微鏡で解明

    大阪大学、大阪公立大学、チェコ  南ボヘミア大学、伊 ピサ大学は、クライオ電子顕微鏡法により真正眼点藻Trachydiscus minutusの光合成アンテナrVCPの立体構造を2.4Åの高分解能で解明した(ニ…

    2026.03.03
  • 農研機構、市販の装置で葉の光合成速度を高速・高精度に推定する手法を開発

    農業・食品産業技術総合研究機構(農研機構)は、市販の軽量・小型装置による測定と数理モデルを組み合わせ、葉の光合成速度を高速かつ高精度に推定する手法を開発した(ニュースリリース)。 光合成速度の測定は約100年前から始まり…

    2026.02.27
  • 京大など、藻類の光合成ターボエンジンを制御する「ブレーキ」を発見

    京都大学、理化学研究所、京都女子大学は、光合成におけるCO2濃縮メカニズムを、不要な時に抑制する「ブレーキ役」のタンパク質「CBP1」を発見した(ニュースリリース)。 水中の微細藻類は、「CO2濃縮機構(CCM)」という…

    2026.02.19
  • 東大など、サンゴ白化の異なるメカニズムを発見

    東京大学と神戸大学は、造礁サンゴであるウスエダミドリイシを用いた共同実験から、高温による白化と栄養不足による白化では、共生藻の光合成との関係が大きく異なることを確認した(ニュースリリース)。 サンゴ礁は、多くの海洋生物に…

    2026.01.05
  • 広島大,伊豆諸島で自然海藻群集の光合成生産量を測定

    広島大学の研究グループは,海底からCO2が噴出し自然に高CO2環境となった東京都の伊豆諸島にある式根島沿岸の海藻藻場において,自然海藻群集の光合成生産量を測定した(ニュースリリース)。 人為起源のCO2の放出は未だ留まる…

    2025.11.07

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア