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Research Results 研究成果

重力応答と光合成?成长は同じ遗伝子「滨厂厂鲍狈叠翱厂贬滨1」で制御されていた

?水中から陆上へ、5亿年前のコケ植物の挑戦を支えた础笔2/贰搁贵転写因子~
农学研究院
久米 篤 教授
2025.07.17
研究成果Life & HealthEnvironment & Sustainability

ポイント

  • 植物が5亿年前に上陆したとき直面した试练の中に、体にかかる重力の増加がある。最初の陆上植物群であるコケ植物は、重力を増加させると、背丈は低くなるが光合成は活発になり、植物体数は増えることが分かった。
  • 重力増加への适応の键となる础笔2/贰搁贵転写因子を初めて明らかにした。それを「滨厂厂鲍狈叠翱厂贬滨1(一寸法师1)」と名付け、その働きを制御することで、通常重力下でも光合成能力を高め植物体数を増やすことに成功した。
  • 本研究の成果は、光合成能力が高く収穫量が多い植物の开発につながる可能性がある。さらに将来、重力环境が地球とは异なる宇宙での农业生产に役に立つことが期待される。

概要

植物が进化过程で経験した最大の环境変化の1つに、重力の増加があります。水中から陆上に进化したときに、植物は浮力を失い、自身の体にかかる重さに耐える必要が生じました。しかし、こうした重力の変化が、光合成をはじめとする生理的な仕组みや成长をどのように変えるのか、またどのような遗伝的仕组みが関与しているのかは、これまで明らかになっていませんでした。

京都工芸繊维大学応用生物学系 半场教授、北海道大学大学院理学研究院 藤田教授らは、北岛准教授(京都工芸繊维大学)、蒲池准教授?唐原教授(富山大学)、久米教授(九州大学)、坂田教授?篠泽助教(东京农业大学)、小野田教授(京都大学)らとの共同研究により、モデルコケ植物であるヒメツリガネゴケを用い、地球の6倍と10倍の重力环境での栽培実験を行いました。その结果、重力の増加により植物の丈は短缩する一方で、植物体数と叶緑体のサイズは増加し、光合成が活発になることが分かりました。さらに、これらの反応には、础笔2/贰搁贵転写因子をコードしている遗伝子群が深く関与しており、特に「滨厂厂鲍狈叠翱厂贬滨1(一寸法师1)」と名付けた、たった1つの転写因子を操作することで、重力に対する応答を人工的に再现できることを発见しました。この成果は、植物が陆上环境に适応して进化してきた过程における、重要な遗伝的メカニズムの存在を示すものです。

本研究成果は、「Science Advances」に2025年7月17日(木)午前3時に掲載されました。

论文情报

雑誌名:Science Advances
論文タイトル:First contact with greater gravity: Early land plants adapted via enhanced photosynthesis mediated by AP2/ERF transcription factors
著者:Yuko T. Hanba, Thi Huong Do, Kaori Takemura, Sakihito Kitajima, Alisa Vyacheslavova, Miyu Takata, Marcel Pascal Beier, Maki Yokoi, Akihisa Shinozawa, Ayuko Maeda, Yutaro Yasui, Naoya Sakaguchi, Ryuji Kameishi, Rina Watanabe, Souma Okugawa, Ryota Ozaki, Seika Hirai, Hiroyuki Kamachi, Atsushi Kume, Ichirou Karahara, Yoichi Sakata, Yusuke Onoda, Tomomichi Fujita
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