强い日差しに対応して叶がその厚さを変える仕组みを解明 二段构えで强い日差しに适応!


弱い光(上段)と强い光(下段)で育てたシロイヌナズナの叶の横断面。左から右に発生が进んでいく。强い光の下ではまず细胞が厚さの方向に伸びたのち、2层に分かれることが顕着に起きる。
© 2019 星野里奈、?田祐樹、塚谷裕一
东京大学大学院理学系研究科の星野里奈大学院生(当时)をはじめとする塚谷裕一教授らのグループはこのたび、强い、照りつけるような日差しに対して、叶がどのようにその中の构造を変えて适応しているのかを、明らかにしました。
植物の叶は光合成をすることがその大事な役割です。そのため、常に太阳の光を浴びることになりますが、弱い光の场合と强い光の场合とでは、光を吸収するのに适した叶の厚さは当然异なります。そのため古くから、植物は光の强度に合わせて叶の厚さを変化させることが知られていました。
今回塚谷研究室のグループは、モデル植物であるシロイヌナズナを使って、その叶の厚さがどういうステップを踏んで决まるのか、解明に取り组みました。シロイヌナズナの叶は、できあがるまでの初期段阶では大変小さく、通常の観察方法では真っ直ぐ垂直な断面を见ることすら困难です。これを今回、顕微镜技术を工夫することで解决し、时系列で详细に観察することに成功しました。その结果、强い日差しに适応した厚さを持つ叶(阳叶といいます)では、まず最初、细胞が叶の厚さ方向に伸びること、そしてそれが二层に分裂することで厚さが増すこと、そしてそれは青い光の成分で促进されることが明らかになりました。さらに后半の过程では、光の量に関わりなく细胞が肥大して厚さが増すこと、そしてそれは供给される糖の量でコントロールされていることが判明しました。
植物によっては光の量に応じてこうした厚さの変化をするのが得意で融通が利く种类と、そうでない种类があります。地球上の植物群落の多様性の少なくとも一部は、それによって生み出されています。光环境に対して融通の利きにくい种类は、人が栽培をする际、光の量を适切に保ってやらなければならず、管理に手间がかかります。今后、こうした叶における融通の効かせ方の仕组みがさらに正确に分かってくれば、种类ごとの光环境に対する个性の理解が深まり、环境保护の方策に大きく役立つと思われます。ひいては作物の管理にも将来的に役立つと期待されます。
「夏の日差しは人にとっても大変やっかいなものです。植物は光合成で暮らしているため、それでもしっかり受け止めてエネルギーとしなくてはいけません。今まで叶がどうやってそういうときに厚さを変えて対処しているのか、正确なところが分かっていませんでした」と塚谷教授は话します。「今回、そのプロセスが思ったより复雑で、二段构えであることが分かり、また大事なポイントとそうでないポイントがハッキリしたことで、今后の解明に势いが付いたと思います」と続けます。
论文情报
Rina Hoshino, Yuki Yoshida, Hirokazu Tsukaya, "Multiple steps of leaf thickening during sun‐leaf formation in Arabidopsis," The Plant Journal: 2019年7月26日, doi:https://doi.org/10.1111/tpj.14467.
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