2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of plant light adaptation to weak light
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20H03033
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
後藤 栄治 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90614256)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 葉緑体光定位運動 / 光環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、日本各地の様々な植生の林床に生育する150種以上の植物について、柵状組織細胞の形状および葉緑体の細胞内配置を調べ、細胞形状が光環境に適応していることを発見した。すなわち、直射日光の届かない林床にのみ生育可能な植物種の多くは、柵状組織細胞が逆円錐形であった。逆円錐形の細胞は、微弱光を効率よく吸収するためには理想的であり、植物が弱光環境で生育するための、新たな適応現象ではないかと考えられる。本年度は、光合成を指標にして、逆円錐形細胞をもつ植物はどのような光環境に適しているのかを明らかにした。スミレ属とイヌタデ属において、同属内で逆円錐形細胞をもつ植物種と立方体型細胞をもつ植物種が存在することを確認した。同属内で異なる細胞の形状をもつ植物種を用いて、弱光でのCO2固定量を測定したところ、逆円錐形の柵状組織細胞をもつ植物種の方がCO2固定量が高いことがわかった。また、異なる光環境への適応の有無を評価するために、鉢植した植物を弱光環境から強光環境へと移し、CO2固定量と成長速度を比較した結果、細胞の形状（および葉緑体の局在変化の運動性）と強光環境への適応のには強い相関があることがわかった。さらに、逆円錐形細胞をもつ植物のみ、短時間の自然光照射で重大な光阻害が生じ、葉が枯死した。そこで、クロロフィル蛍光の測定装置を用いて、光阻害のパラメーターであるFv/Fmを測定した結果、逆円錐形の柵状組織細胞をもつ植物種は、短時間の強光照射により重大な光阻害を生じていることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍によりサンプリングが制限されているが、予定していた研究を行うためのサンプルは用意できた。また、予定通り研究が進んでおり、細胞形状変化の生理学的意義の特徴付けもできている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、細胞の形状を司る遺伝子の同定を目指す。また、サンプリング調査を精力的に行い、これまでに明らかにしてきた個体レベルでの生理学的意義に関して生態学的知見を得ることを目指す。
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