岡山大学が発表した植物の光合成維持のメカニズムとは？

植物の光合成維持を支える新たなメカニズム

国立大学法人岡山大学では、高温などのストレス環境においても植物が光合成を維持する新しい仕組みが発表されました。この研究は、資源植物科学研究所の坂本亘教授らのグループによって行われ、2026年1月にアメリカの学術誌『PNAS Nexus』で発表されました。

光合成のプロセスは、葉緑体内にある「チラコイド膜」によって行われます。この膜は、光エネルギーを化学エネルギーに変換する中心的な役割を果たしています。しかし、日照や温度の変化といったストレス環境下では、この膜構造や光合成に必要なタンパク質も傷つく可能性があります。そのため、植物は損傷を受けたタンパク質を保護し、膜構造を修復するための二重のメカニズムが必要です。

以下では、この研究の重要な発見について詳しく説明します。

VIPP1とHSP70の連携

今回の研究で明らかにされたのは、膜リモデリングを担うタンパク質であるVIPP1が、熱ショックタンパク質HSP70ファミリーに属するcpHsc70-1と相互作用することです。この相互作用により、VIPP1の集合体が解体され、新たな構造が形成されることが示されました。これにより、チラコイド膜は高温ストレスにさらされてもその構造を保ち、光合成機能が維持されているのです。

特に、cpHsc70-1のシャペロン機能がVIPP1を安定化し、膜のダイナミックな再編成を可能にするという点が強調されています。このように、タンパク質の働きと膜構造の維持が密接に関連していることが proved されました。

環境適応の新たな基盤

この研究成果は、植物が環境変化に適応するための光合成制御の新しい分子基盤を示しています。坂本教授は、「光合成を支えるチラコイド膜は、環境条件に応じて常に変化している。この研究を通じて、熱ショックタンパク質が単にタンパク質を守るだけでなく、光合成の基盤である膜の構造を維持するためにも重要であることが示された」と述べています。生命システムの精緻さや、植物がどのようにストレスに対処しているのか、改めて注目を集める結果となりました。

研究の背景と今後の展望

この研究は文部科学省の科学研究費や学術変革領域研究からの支援を受けて行われ、国際的な共同研究も背景にあります。さらなる研究が進むことで、植物のストレス応答に関連する新たな知見が得られることが期待されています。

まとめとして、岡山大学のこの研究は光合成を支えるメカニズムの理解を深め、農業や環境科学における応用にもつながる可能性があります。今後の研究がどのように進展するのか、引き続き注目していきたいと思います。