Identification of factor driving underwater photosynthesis and its molecular evolution

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、陸上植物が水中へ再進出する原動力になったと考えられる水中での光合成能力の獲得について、水中での光合成を可能とする因子とその分子進化を明らかにすることを目的とする。その達成のため、本研究課題ではこれまで代表者が明らかにしてきた知見をもとに、(1) 水中での光合成を可能とした因子と考えられるHCO3-輸送体の探索、(2) 国内に自生する水生植物を用いた水中での光合成能力の比較を実施する。本年度は、(1) および (2) に必要な実験系の確立に注力した。(1) HCO3-輸送体の同定は、シアノバクテリアを用いた生理学的な実験により候補遺伝子の機能を解析する。無機炭素の輸送に関与する遺伝子を欠損させたシアノバクテリアは、低CO2環境下での生育が低下する。この欠損株でHCO3-輸送体候補遺伝子を発現させた際に、低CO2環境での生育が回復するのかどうかをHCO3-輸送能力の指標とする。すでに欠損株は作製されており、実際に低CO2環境での生育が低下する表現型を示すことを確認した。(2) 水中での光合成能力の比較については、APG IV分類に基づいた5つの科から2種ずつ選定し、室内での生育を開始した。選定した植物種は、河川や湖沼など水の流れなど生育環境の違いや、水陸両生植物や沈水植物など生活型の異なる植物種を選定した。葉の厚さや葉緑体の配置など葉の構造とそれらをもとにした光合成に関与する解剖学的パラメータを取得する方法を確立した。これらと並行して、液相型O2電極を用いたHygrophila difformisの水中葉における光合成のキネティクスと阻害剤処理による影響を解析し、阻害剤の効果がpHによって異なること、一部の阻害剤処理条件において最大光合成速度が増加することを発見した。