小野田雄介 農学研究科助教を中心とする国際研究チームは、世界各地で調査された数百種類の植物に関する研究結果を集約・精査し、光合成効率と寿命が両立しないメカニズムを世界で初めて明らかにしました。

本研究成果は、2017年3月11日に英国の学術誌「New Phytologist」に掲載されました。

研究者からのコメント 自然には多種多様な植物が存在し、その形や生態も多様です。しかし、根本的な生理機能に着目すると、多様性にはルールがあることが分かります。多様性に介在するルールを知ることにより、自然をより統一的に捉えられると考えています。

概要

私たちの身の回りには、道脇の雑草から、冬に葉を落とす落葉樹、通年葉をもつ常緑樹など、多種多様な植物がいます。一般的に、長生きの葉ほど厚く、光合成を行う組織もたくさんもっていますが、光合成速度は高くありません。つまり「長生きの葉ほど光合成の効率が低い」といえます。これは世界共通のルールですが、その原因は謎のままでした。

そこで本研究チームは、長い寿命に必要な丈夫な構造がどのように光合成に影響するかに着目し、世界各地で調査された多種多様な植物に関する研究結果を集約・精査しました。

その結果、長寿命の葉は、細胞壁が多いためにより多くの養分が細胞壁に分配され、光合成を行うのに必要な光合成タンパク質への分配割合が低下すること、そして細胞壁が厚いことにより、葉緑体への二酸化炭素供給の効率が低下し、光合成効率が低下することが分かりました。効率的な光合成システムと葉の寿命が両立できないことには理由がありました。

詳しい研究内容について

書誌情報

【DOI】 http://doi.org/10.1111/nph.14496

Yusuke Onoda, Ian J. Wright, John R. Evans, Kouki Hikosaka, Kaoru Kitajima, Ülo Niinemets, Hendrik Poorter, Tiina Tosens and Mark Westoby. (2017). Physiological and structural tradeoffs underlying the leaf economics spectrum. New Phytologist.

