C₃種C₄種フラベリアの葉におけるPGR5およびNDHの発現解析

抄録

C₄光合成ではCO₂は葉肉細胞でPEPカルボキシラーゼによって固定され、C₄ジカルボン酸の形で維管束鞘細胞に運ばれたのち脱炭酸され、RubisCOによってに再固定される。このCO₂濃縮機構によりRubisCOのオキシゲナーゼ反応が抑えられるため、C₄光合成は乾燥条件や高温条件下などで有利に働く。しかしその代謝反応にはC₃光合成よりもより多くのATPが必要となる。C₄植物では光化学系I循環的電子伝達活性が高いことが報告されており、この電子伝達がATP合成を駆動するためにΔpH形成に関与することが示唆される。これまでにシロイヌナズナではPGR5に依存する経路とNDHに依存する経路の二つの循環的電子伝達が働くことが示されている。C₄光合成における2つの経路の役割を解明するため、C₃型およびC₄型（NADPリンゴ酸酵素型）のそれぞれの種が存在するフラベリアを用いてPGR5およびNDHの発現量と組織局在を調べた。NDHの発現量はこれまでの報告と同様にC₄種の維管束鞘細胞で非常に高くなっていた。PGR5はC₃種よりもC₄種において発現量が高く、葉肉細胞よりも維管束鞘細胞において発現量が高かった。これらの結果からフラベリアではPGR5依存とNDH依存の2つの光化学系I循環的電子伝達はどちらもC₄型光合成の駆動に貢献していることが示唆された。