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NO.21 植物は、どうやって太陽に向かって伸びる? 光のエネルギーを、効率的に獲得せよ!

NITトレインラボ 2021.02.01

基幹工学部 応用化学科 植物生産工学研究室
芳賀健 准教授

 植物の茎は、光に向かって伸びる性質があります(【写真】参照)。光合成に必要な太陽の光エネルギーを効率的に獲得するために、このような反応(光屈性と呼びます)を植物は利用しています。光屈性については古くから研究され、青い光によって誘導されること【動画1】、植物ホルモンの1つであるオーキシンが重要な働きをしていることなどが明らかにされています。

 現在、どの遺伝子がどのように働いているかを、シロイヌナズナなどのモデル植物を用いて調べられていますが、まだまだ分からないことがたくさんあります。遺伝子の働きを調べる上で有効なのが、突然変異体の利用になります。突然変異体とは、遺伝子に異常を示す個体です。例えば、ある光屈性の突然変異体では、全く光に反応しません【動画2】。私の研究室では、このような突然変異体の性質を詳しく調べることで、光屈性に関係する遺伝子の働きを明らかにしようとしています。

 【写真】は自生しているシロイヌナズナ。太陽に向かって伸びている様子が分かると思います(太陽は右上にあります)。

 【動画1】はシロイヌナズナを用いた室内での実験。暗闇で育てると、シロイヌナズナもモヤシのように育ちます。画面の右側から青い光をあてると、光の方向に曲がって伸びる様子が分かると思います。この動画では、一般的なシロイヌナズナ(野生型と呼びます)を使用しています。

 【動画2】は突然変異体を用いた実験。野生型のシロイヌナズナを画面向かって左から1番目と3番目に、青い光を感じることができないシロイヌナズナの突然変異体を2番目と4番目に置いています。野生型では光に向かって曲がる反応を示していますが、突然変異体では青い光を感じることができないので、上に伸びている様子が確認できると思います。遺伝子の機能を明らかにするうえで、このような突然変異体は非常に重要なツールとなっています。
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