基生研ら,緑藻の光防御の制御遺伝子を発見

基礎生物学研究所と名古屋大学および高知大学は,植物において花芽の形成時期を制御する遺伝子(CONSTANS)が緑藻の光防御反応を制御することを発見した(ニュースリリース)。

地球上の光合成生物は,強すぎる光から身を守る「光防御」と呼ばれる環境適応能力を持つ。しかし、光防御のきっかけである「光の受容」から「光防御を担う遺伝子の発現」までの細胞内シグナル伝達系については,まだ多くの謎が残されている。

特に,光防御を引き起こすタンパク質遺伝子であるLHCSR1は主に青色の光ではなく紫外線によって発現するが,そのシグナル伝達系についてはほとんどわかっていなかった。

研究の結果,花芽の形成を誘導する遺伝子の発現を直接的にコントロールする転写因子である2つの遺伝子が,花を咲かせることのない緑藻における光防御に必須であることが判明した。

詳しい解析の結果,緑藻が強すぎる光から身を守る仕組みには植物の花芽形成と共通する部分があることが分かった。この発見により,植物の花芽形成に関わる遺伝子系の進化,つまり,遥か昔に水生の藻類が花作りのスイッチを制御する仕組みを獲得していたことが見えてきたという。

今日の光合成生物を見ると,花をつける植物や水生の緑藻だけではなくコケやシダを含む多様な種によって構成されており,地球における生物多様性を支えていることがわかる。

今後の研究では,今回の研究で着目した“共通の仕組み”が多様な植物・藻類において,一体どのように「生物種を超えた普遍性」を獲得したのか,そして,地球における生物多様性・進化をどのように運命づけたのか,その謎が解き明かされることが期待されるとしている。

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