東京大学／世界初、変動する光に対する植物葉内のCO2輸送の挙動を捉えた!

東京大学

＜発表のポイント＞
・変動光環境における植物葉内のCO2輸送の挙動を世界に先駆けて明らかにした。
・気孔の開くスピードや電子伝達系の活性状態が、野外環境における光合成の応答を強く制限する可能性を示した。
・将来的には、野外環境で高い生産性を示す作物の育成や、生態系スケールでのCO2動態を予測する新たなモデルの開発に貢献することが期待される。

＜発表概要＞
東京大学大学院農学生命科学研究科附属生態調和農学機構の迫田和馬 特別研究員と矢守航 准教授らは、変動する光環境における植物葉内のCO2輸送の挙動を世界に先駆けて明らかにした。光エネルギーを用いてCO2から糖やデンプンを作り出す光合成は、植物の成長の根幹となる現象である。光合成の速度は葉に当たる光が強くなると上昇するが、光が弱い状態から急に強い状態に変化した場合、すぐには最大の速度に到達せず緩やかに上昇することが知られている。この光合成速度が緩やかに上昇する過程で何が起きているのかを明らかにすることは、光の強さが絶えず変化する野外環境における植物の成長を理解するうえで不可欠である。光合成の速度は、大気から葉緑体までどれだけ効率よくCO2を輸送するか、そしてCO2をどれだけ効率よく糖やデンプンへと変換するかによって決定される。葉に取り込まれてから葉緑体に運ばれるまでのCO2輸送の効率は光合成の制御と密接に関連することが知られるが、変動する光によって輸送効率がどのように変化するのか、その実態は明らかにされてこなかった。本研究グループは、高性能なガス交換測定装置とレーザーガス分析計を組み合わせることにより、変動光環境における葉内のCO2輸送の挙動を初めて明らかにした。さらに、光合成の生化学的および数理モデルを用いて光合成の制限要因を解析することで、変動光環境における光合成は気孔を通して大気からCO2を取り込む過程や、葉緑体における電子伝達の活性に強く制限される可能性を示した。この研究成果は、野外環境で高い生産性を示す作物を育成したり、生態系スケールでのCO2動態を予測する新たなモデルを開発するうえで大いに役立つと期待される。

リリース元：東京大学
URL：https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20201130-1.html