原文以 葉緑体中のDielマグネシウムの変動は水稲の光合成に役立つ
タイトルをNature Plantsに発表します。
著者｜福建農林大学陳志長課題グループ/日本岡山大学馬建鋒課題グループ/中国科学院分子植物科学卓-越
翻訳｜子毅

植物光合成は人類社会に必要な食料、繊維、燃料を提供する。このプロセスの背後にある制御メカニズムを深く理解することは、光合成効率を高める鍵である。

植物光合成には昼夜リズムが存在し、これは環境光強度の明暗変化と密接に関連している。内因的には、遺伝子発現、キー酵素翻訳後修飾（Post-translational modification、PTM）が重要な役割を果たす。

本研究では、研究者たちは水稲葉緑体中のMgに昼夜変動現象が存在することを発見した。この現象は水稲のCO₂同化した「リズム調整器」。

緑素体内に位置するMg 2+イオン輸送タンパク質遺伝子OSMGT 3は、葉肉細胞中でリズム的に発現し、これはMgの変動をある程度制御している。

同時に、その場核ケトース−1、5−二リン酸カルボキシル化／オキシゲナーゼ（Rubisco）の活性も低下し、最終的には光合成炭素同化速度の低下を招く。特定葉肉細胞OSMGT 3の過剰発現は水稲の光合成効率を顕著に促進する。

以上のような現象は、葉緑体において、OSMGT 3輸送遺伝子に依存するMgの昼夜変動が、酵素活性に影響を与えることによって植物の光合成を制御することを説明した。Mg 2+イオン入力を増やすことは、植物の光合成効率を向上させる潜在的な方法かもしれない。

LI−6800高級光合成−蛍光測定システムを用いた水稲光合成の測定

本研究におけるLI−6800高級光合成−蛍光測定システムの役割

LI−6800を用いて、ベーン蒸発速度E、気孔導度gsw、最大カルボキシル化速度Vc、max及びクロロフィル蛍光パラメータを測定した。葉温30℃、相対湿度60%を制御する。

正味同化速度A、蒸発速度E及び気孔導度gswを測定する際に、翼室CO₂²s

二酸化炭素応答曲線測定：光強度を2000μmol/mに設定²/s，初期CO₂濃度を400に設定し、次にそれを300、200、100、50、0、400、400、600、800、1000、1200（以上CO₂濃度単位はいずれもμmol/mol）であった。十分に暗く適応した後、LI−6800を用いてPSll潜在最大光化学量子効率Fv／Fmを測定した。