代謝の相互作用から見るシアノバクテリアから陸上植物の葉緑体までの進化

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当初本年度は、緑藻Chlamydomonas reinhardtiiを用いて、代謝、特に葉緑体呼吸から光合成に与える影響の程度を変化させる要因の解明、及び真核藻類と陸上植物の間での、葉緑体呼吸の光合成への影響の違いの解明を行う予定であったが、シアノバクテリアを用いた呼吸の光合成への影響の生理学的意義の探求についての研究がメインとなった。C. reinhardtiiを用いた実験から、葉緑体呼吸の光合成への影響は強光生育条件下、もしくは弱光生育させた株に有機物を添加した場合などで大きくなることが確認された。しかし得られた結果からは、過去の知見と一致しない点も散見され、この原因を本年度中に明らかにすることは困難と判断し、修士課程より扱ってきたシアノバクテリアを用いた研究に焦点を切り替えた。代謝の光合成への影響は、光合成生物の進化の過程だけでなく、シアノバクテリア内においても種による違いがあることを以前報告している（Misumi et al. 2016）。この影響の程度はNostoc punctiformeなど、自然界での生息地が弱光や暗所であると考えられる種では、他のシアノバクテリアと大きく違うことが示唆された。そこで弱光培養したN. punctiformeでの呼吸の光合成への影響を調べたところ、以前報告した強光生育時とは違い、他のシアノバクテリアと同等な影響を示すことが、クロロフィル蛍光測定から分かった。こうした生育光強度によって呼吸の光合成への影響が変化する表現系はSynechocystisでの、光化学系Ｉのサブユニットを欠損したΔpsaK2の報告と見かけ上類似していた。N. punctiformeもゲノム上にpsaK2遺伝子のホモログを持たないことから、強光下での呼吸の光合成への影響はPsaK2と強く関係性があり、強光応答として重要な働きを持つ可能性が示唆された。