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大学院生の研究:陸上でも水中でも生きていくことができる水陸両生植物が水中に順応するしくみを解明

生命科学研究科博士後期課程3年の堀口元気さんの研究成果が、国際誌 Frontiers in Plant Scienceに掲載されました。

研究内容:移動することができない植物は、光や温度など周囲の環境変化に絶えず曝され続けています。そのような環境変化に対して、植物は自身の構造や機能を柔軟に変化させることによって順応しています。今回、アクアリウムで初心者向けに使用されるほど水中での栽培が容易、すなわち、非常に高い水中順応能力をもつ水陸両生植物ハイグロフィラ・ポリスペルマを実験材料として、陸上で栽培して形成された葉(陸上葉)と水没後に形成された葉(水中葉)を比較しました。その結果、陸上葉はプロトクランツ型と呼ばれるC3型光合成からC4型光合成の進化の途中段階にあたる光合成を、水中葉はCO2ではなく重炭酸イオン利用した光合成をおこなっていることを明らかにしました。
ハイグロフィラ・ポリスペルマはCO2が少ない水中でも光合成を行うメカニズムや環境によって異なる光合成を行うために異なる葉を使い分けるメカニズムなど高い環境順応能力を持っていました。ハイグロフィラ・ポリスペルマがもつ独特なメカニズムを、これまでにない新たな生物資源として光合成改良など作物の生産性向上に応用することを目指して研究を進めています。

(図の説明)
陸上(左)および水中(右)で生育したハイグロフィラ・ポリスペルマとその光合成様式


論文タイトル:「Transition From Proto-Kranz-Type Photosynthesis to HCO3– Use Photosynthesis in the Amphibious Plant Hygrophila polysperma」
著者: Genki Horiguchi(生命科学研究科・博士後期課程)、Kaori Matsumoto(生命科学部生命科学科)、 Kyosuke Nemoto(生命科学研究科・博士前期課程)、 Mayu Inokuchi(生命科学部生命科学科・助教)、Naoki Hirotsu(生命科学部生命科学科・教授)

下記、 Frontiers in Plant Scienceでの掲載記事でございます。
https://doi.org/10.3389/fpls.2021.675507