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光合成遺伝子スイッチ先祖返りも 京都府立大教授ら解明

植物の進化と光合成遺伝子のスイッチの変化
植物の進化と光合成遺伝子のスイッチの変化

 京都府立大と京都府立植物園が、同園内で育てられているシダやマツなどの植物を使って光合成遺伝子の進化を調べている。遺伝子の機能をオンオフするスイッチが、植物の進化の途中で急に先祖返りする場合もあることが分かるなど、植物の命を支える光合成の仕組みの謎に迫っている。

 椎名隆・府立大生命環境科学研究科教授や松谷茂・府立植物園名誉園長らの共同研究。光合成に必要なタンパク質をつくる遺伝子は約40種類あるが、各遺伝子はタンパク質の作製を指示するプロモーターと呼ばれるスイッチを持っている。このスイッチの構造は4億8千万年前に植物が陸上に進出してから基本的に変わっていないが、光エネルギーを化学エネルギーに変換するタンパク質をつくる遺伝子「psbD」だけはスイッチが変化したことが分かっており、研究ではこの変化の過程を調べることにした。

 椎名教授らは、植物園内などの18種類についてpsbDのスイッチの構造を解析した。その結果、陸上進出後の初期の植物であるヒメツリガネゴケは、現在のスイッチの構造の原形を獲得しており、さらに進化した裸子植物のクロマツ、被子植物のシロイヌナズナで現在のスイッチの典型形となっていた。一方、裸子植物の出現前に登場したシダ植物のヘラシダは、裸子・被子植物とは異なる独自の構造を持っていることや、裸子植物のグネツム属では陸上進出前の緑藻類と同じ原始形に戻っていることも分かった。

 椎名教授は「植物は乾燥や直射日光などのストレスに耐えるように進化してきた。今後、光合成遺伝子のプロモーターの進化がストレスに対する反応とどのような関係があるか調べたい」と話している。

【 2017年08月19日 22時00分 】

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