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青色光受容体が光合成にブレーキをかけることを発見基礎生物学研究所,フランス国立科学研究センター 研究グループ

 基礎生物学研究所,フランス国立科学研究センターの研究グループは,光合成装置を強い光から守るqEクエンチングには,過剰な光合成活性と青色光受容体であるフォトトロピンの両方が必要であることが明らかになったと発表した。
 光合成はより多く光を当てた方がより光合成をするものと考えられがちであるが,実際には,強すぎる光を当てると光合成装置は壊れてしまう。この危険を避けるため,植物は強い光を浴びたときには,そのエネルギーを熱に変換してわざと逃がす,いわば光合成にブレーキをかける,qEクエンチングというしくみを備えた。これは,藻類からコケ植物,陸上植物までほとんどの植物に備わっていることがわかっており,環境が変動する中で植物が生き残るために必要な機能だと考えられているが,詳細はわからなかった。
 同グループは,単細胞植物とも言うべき緑藻クラミドモナスにおいて,葉緑体の中の光合成装置に結合してqEクエンチングを引き起こすLHCSR3タンパク質に注目した。まず,基礎生物学研究所の「大型スペクトログラフ」を使い,何色の光の刺激によってLHCSR3が合成されるかを調べた結果,LHCSR3の合成,そして,それによって起こるqEクエンチングには,青色光や赤色光を吸収するクロロフィルが必要なこと,青色光を受容する別の因子も必要であるこ とがわかった。qEクエンチングはクロロフィルが必要であることは予想できたものの,青色光受容体が必要であったことは驚きの発見だった。これらの青色光受容体が失われた変異株を利用して研究を続けた結果,フォトトロピンを失った変異株ではLHCSR3が合成されないことを突き止めた。
 今回,これまでそれぞれ別の現象であると考えられてきた,フォトトロピンによる青色光の受容,クロロフィルによる光合成,そして,qEクエンチングによる光防御,この三者が分子レベルで繋がっていることがわかり,環境変化がおきた際に細胞中で起こる反応の流れの全体像が明らかになった。今後,生育環境が整った耕作地で作物を育てる場合は,より光合成を進める側に反応のバランスを傾ける,あるいは,砂漠地帯の池のような過酷な環境でエネルギー藻類を培養する場合は,より光合成を抑える側に反応のバランスを傾けるなど,光合成反応調節技術への発展が期待される。

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