太平洋型・日本海型ブナの強光ストレス回避機構の比較とその適応的意義

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落葉広葉樹であるブナ(Fagus crenata Blume)は、その林相や更新状態が太平洋側と日本海側で大きく異なっている。この太平洋型および日本海型のブナ稚樹を遮光ネット下で生育させたのち、明所(相対照度40%、直射光が連続して1日数時間入射)と暗所(相対照度10%、直射光の入射はほとんどない)に移して生育させたところ、明所で生育させた日本海型ブナでのみ葉の色が黄色味を帯びる現象がみられた。これら太平洋型と日本海型ブナにおいて8月に採取した葉の種々の生理・生化学的特性を各処理間で比較した。明所・日本海型では光化学系II反応中心のD1-タンパク質量および中間電子伝達体であるチトクロームfがともに低下しており、それに伴って葉の電子伝達速度(ETR)が低下していた。一方、明所・太平洋型では、D1-タンパク質およびチトクロームfとも含量は高く、ETRは高い値を示した。さらに、チラコイドを抽出し蛍光誘導期現象を測定したところ、明所・太平洋型では活性系II中心であるαセンターの割合を増加させることで強光環境下に順化するのに対し、日本海型ではその能力が弱いことが示された。一方、光化学系I反応中心であるP-700の吸収変化を測定したところ、明所・日本海型では明所・太平洋型に比べてP-700の相対量が少なく、また、P-700酸化中にシングルターンオーバーフラッシュとマルチプルターンオーバーフラッシュを照射する実験から、明所・日本海型では系Hと系Iの間に貯まる電子の数(intersystem electron pool size)がきわめて高いことが示された。さらに、P-700の再還元速度から、強光阻害回避機構の1つとして考えられている系1周りの循環型電子伝達系が、明所・太平洋型では速いことが示された。これらの結果から陰樹であるブナは、光化学系の強光順化能の違いにより、太平洋型では強光条件下でも順化する高い能力を備えているが、日本海型では順化能が低く、継続して入射する太陽光により強光阻害(photoinhibition)が起き、葉の寿命も短くなっていたと考えられる。これらの成果をまとめTree Physiologyに投稿し受理され、現在印刷中である。