Research Results 研究成果
植物は陆上に进出する际に、水分蒸発を防ぐためにクチクラ层を生み出しましたが、同时に颁翱2の体内への取り込みや蒸散を行うために体表面に「気孔」を発达させました。気孔の细胞(孔辺细胞)は叶緑体をもつことが知られていますが、その成り立ちや机能については详しいことは分かっていませんでした。
今回、九州大学大学院理学研究院の祢冝 淳太郎 准教授と射場 厚 教授、及びカリフォルニア大学サンディエゴ校のJulian Schroeder教授、埼玉大学の西田 生郎 教授らの研究グループは、モデル植物シロイヌナズナを使った遺伝学的解析から、孔辺細胞の葉緑体が、他の光合成細胞とは異なり、葉緑体の祖先とされる光合成細菌(シアノバクテリア)から引き継いだ脂質代謝経路(原核経路)を退化させ、宿主である真核細胞の脂質代謝経路(真核経路)が中心となって葉緑体の形成や機能を維持していることを突き止めました。また、この孔辺細胞の葉緑体が形成されなくなると、CO2による気孔開閉応答が抑えられることも明らかにしました。これらの研究結果は、孔辺細胞の葉緑体が独自の脂質代謝バランスを発達させており、植物のCO2感知機構に重要な働きをしていることを初めて明らかにしたものです。本研究で得られた知見は、植物科学の長年の謎であった気孔の葉緑体の存在意義を解き明かすだけではなく、近年急激に上昇している大気CO2濃度が農作物に及ぼす影響を理解するうえでも、有用な情報となることを期待しています。
本研究成果は、米国科学アカテ?ミー紀要「Proceedings of the National Academy of Sciences USA」のオンライン版に掲載されました。
参考図:叶緑体の膜形成に欠かせない叶緑体脂质は、叶緑体内で作られる原核型経路(赤矢印)と、一旦叶緑体の外に出て、また叶緑体に戻ってくる真核型経路(青矢印)の2つの経路から合成されます。本研究により、孔辺细胞は他の光合成细胞と比较して、叶緑体の祖先であるシアノバクテリアから引き継いだ原核型経路が退化していることが分かりました。
気孔には、なぜ叶緑体があるのだろうか?研究をはじめた学部生の时から抱いていた疑问でした。今回、その答えの一つにたどり着き、気孔叶緑体の新しい侧面を见出すことができました。これまで研究をサポートして下さった射场教授をはじめ、研究仲间、家族に感谢しています。