C3種、C3-C4中間種およびC4種FlaveriaにおけるPGR5, NDH-Hの発現解析

抄録

光化学系I循環的電子伝達は、C4種植物において、活性が高くC4光合成に必要なATP供給を行っていることが示唆されている。Flaveria属植物には、NADP-ME型C4種、C3-C4中間種、C3種が存在し、C4光合成の進化プロセスの解析に広く用いられている。C3からC4種への進化の過程で、どのようにでは光化学系I循環的電子伝達が発達したのかを調べるために、2つ循環的電子伝達経路にそれぞれ関わるタンパク質、PGR5、NDH-Hの発現解析を行った。PGR5、NDH-Hはともに、C3-C4中間種ではC3種と発現量が変わらなかったが、C4種において発現量が高くなっていた。免疫染色によりC4種ではATP要求量が高くなる維管束鞘細胞においてPGR5、NDH-Hの発現量が高いことが明らかになった。また、P700の酸化速度測定より、C4種FlaveriaはC3種Flaveriaよりも循環的伝達活性が実際に高いことが明らかになった。これらの結果からFlaveria属植物ではC4種へ進化した際に、PGR5やNDH複合体の発現量を上昇させることで、2つの光化学系I循環的電子伝達活性を上昇させ、C4光合成に必要なATPを供給していることが示唆された。