京産大,光合成を迅速に誘導する仕組みを発見

京都産業大学は,光合成を迅速に誘導するには,PGR5というタンパク質も重要であることを明らかにした(ニュースリリース)。

植物に光が当たると,葉の葉緑体では光合成が行なわれる。光合成は光エネルギーを使い,空気中から取り込んだ二酸化炭素を糖やデンプンなどの有機物に変換する。しかし,植物は光が当たっても光合成をすぐに始めることはできない。光合成を行なうにはそのシステムが働くための誘導期が必要であり,植物では光合成を開始するために様々な仕組みが働く。

光合成で働く多くの酵素(主に二酸化炭素固定反応に関わる酵素)は,夜間はスイッチがオフになっており不活性化されている。しかし朝になって植物に光が当たると,チオレドキシンというタンパク質がこれらの酵素のスイッチをオンにして活性化する。これまでの研究からチオレドキシンが植物の迅速な光合成の誘導に不可欠であることはわかっていた。

今回,研究グループはモデル植物であるシロイヌナズナの突然変異体を用いて,迅速な光合成の誘導には,チオレドキシンに加えてPGR5というタンパク質も重要であることを明らかにした。

PGR5は光合成電子伝達系路の1つであるサイクリック電子伝達に関わるタンパク質で,光合成に必要なエネルギーであるATPの合成に寄与する。しかし,光合成誘導期における役割はあまりわかっていなかった。

今回の研究で,PGR5は光合成を迅速に誘導するための環境を整えることに寄与することが明らかとなった。PGR5の働きは,チオレドキシンの欠損変異体などの二酸化炭素固定反応に関わる酵素の活性化が遅れている植物で,特に重要であることがわかったという。

チオレドキシンとPGR5の双方を欠損したシロイヌナズナ変異体では光合成誘導が阻害され,この二重変異植物体は生育阻害を受ける。このように光合成を迅速に開始するためには,植物の複数の仕組みが協調して機能することが必要になるとしている。

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