広報活動

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2009年7月1日

独立行政法人 理化学研究所

植物の葉緑体の数と大きさを調節する仕組みを解明

-葉緑体の制御でデンプンなどの生産新作物の開発にも貢献-

葉の発達段階の違いによる葉緑体の変化と、そのときのPDV2などの葉緑体分裂装置構成タンパク質の量の変化

藻をはじめ植物の代名詞といえば葉緑体。地球環境改善のターゲットとなっている二酸化炭素(CO2)の固定化や豊かな実りなどを確かに実現するためには、この葉緑体の重要な機能である光合成が欠かせません。細胞内小器官の1つである葉緑体は、今から10~20億年前に、光合成を行う独立した生物「シアノバクテリア」が、植物の祖先の細胞に取り込まれて生まれたとされています。そのため、植物の細胞の一部となった現在でも、ゼロから合成することができず、細胞内で分裂するしか増えることができません。藻類は、細胞当たりの葉緑体数が一定で、藻の細胞分裂自体に合わせて葉緑体が一定の量だけ増えていきます。しかし、一般の植物では、細胞や組織によって葉緑体の数や大きさが異なり、新しい葉では葉緑体が活発に分裂を繰り返す一方、成長した葉では活発性は失われています。この不思議な分裂調整の仕組みはナゾのままでした。

基幹研究所の宮城島独立主幹研究ユニットは、植物科学センター植物ゲノム機能研究グループと協力し、葉緑体分裂装置の構成因子のうち、後天的に備えた2種類(PDV1、PDV2)のタンパク質の量が分裂速度を変化させ、葉緑体の数や大きさを調整していることを発見しました。葉緑体分裂装置は、先天的にバクテリアが備えていた構成因子と、後天的に取得した構成因子で成り立って細胞分裂を行っています。

陸上植物で進化したPDVによる葉緑体分裂のコントロール機構

今回の発見は、植物が葉緑体の分裂を調整するために、後天的に新しいタンパク質を取り込んで、今日の繁栄を築いてきたことを意味します。

葉緑体の分裂制御と細胞の分化の結びつきを遺伝子レベルではじめて明らかにしたこの研究成果では、PDVタンパク質の量を人工的に変化させることで、葉緑体の数や大きさを自由に制御することができました。光に強い作物の創出や地球環境改善を確かにする植物の開発などに貢献すると期待されます。

理化学研究所
基幹研究所 宮城島独立主幹研究ユニット
ユニット研究員 岡﨑 久美子(おかざき くみこ)
ユニット研究員 壁谷 如洋(かべや ゆきひろ)
Tel: 048-467-9332 / Fax: 048-467-9329