Flaveria属植物における光化学系I循環的電子伝達系の活性測定と発現解析

抄録

光化学系I循環的電子伝達(CEF)は、C₃型よりもC₄型植物において活性が高くなっていることから、C₄代謝に必要な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、C₃型、C₄型に加えC₃-C₄中間型の光合成を行う中間種や、よりC₄型に近い光合成を行うC₄-like種が存在する。C₃型からC₄型への進化の過程でC₄代謝経路の発達に伴ってCEF系がどのように変化したのか明らかにするために、Flaveria属植物を用いて、CEF活性とそれに関わるタンパク質発現量、チラコイド膜構造の解析を行った。NDH活性は、中間種と比較してC₄種とC₄-like種で著しく高くなっていた。また、NDH-Hの発現量も同様な差異を示した。一方、P700の酸化速度から見積もられるCEF活性はC₄-like種と比較してC₄種で著しく高かった。FQR活性に関与するPGR5発現量の増加、また維管束鞘細胞の葉緑体におけるグラナ構造の減少もC₄-like種からC₄種間で大きな違いが見られた。C₄代謝酵素の発現量は中間種で既に増加していることから、CEF系はC₄代謝酵素の発現量の上昇と共に強化されたのではなく、進化プロセスの中間型からC₄型へ移行する際に発達したと推察される。また、NDH経路がFQR経路より先に発達したことが示唆された。