乾燥地で進化してきた樹木の強い光に対する防御機構と葉の形質との関連

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植物の光合成には光が不可欠だが、葉に照射される光が強すぎると特に光化学系II（PSII）に損傷を与え、光合成活性の低下（光阻害）を引き起こす。植物には過剰な光エネルギー下で光損傷を受けたPSIIを修復する有効な機構があることが知られており、光損傷の速度が修復の速度を上回った場合に光阻害が起こる。この2つの過程は、葉緑体のタンパク質合成を阻害しPSIIの修復を阻害することで別々に解析することが可能である。今年度の実験では、異なる環境下で生育する常緑樹および落葉樹18種の木本植物を用いて、光阻害の機構を検討した。葉に強い光を照射し、リンコマイシン存在下と非存在下でPSII量子収率の変化をクロロフィル蛍光測定でモニターし、光障害（不活性化）の速度定数（kpi）と修復の速度定数（krec）を算出した。その結果、木本植物18種はkpiとkrecのバランスにおいて異なる性質を持ち、過剰な光エネルギーに対処する戦略の違いを示していることが示唆された。木本植物種の生理的・生態的側面について、その生息地や葉の形態的特徴との関連で考察した。今年度は、まず、PSIIの壊れやすさと修復のしやすさの種間差によって18樹種は３つのタイプに分けることができた。そして、そのそれぞれのタイプは、生息地の特徴をよく反映していた。また、PSIIの修復のしやすさは、窒素含有量と非常に強い相関関係があることがわかった。光阻害によるPSII活性の抑制は、積極的な電子伝達の抑制で活性酸素の発生を防ぐという役割もある可能性が示唆された。これらのことは、複雑な多様な樹木で、かつ、自然変動光下における「光阻害」の実態の一部を明らかにできたもので、これまで草本植物に限られていた光阻害研究に新しい知見を加えることができている。来年度は、複雑な森林生態における光合成が関わる「種の戦略」を植物生理のレベルで明らかにする。