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C4光合成でのCO2同化のしくみを解明しました

最近、C4光合成(Zea maize)でのP700酸化システムを評価する論文をIJMS (IF > 4) に公表しました(Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(9), 4894; https://doi.org/10.3390/ijms22094894)。


これまで、C3植物でP700酸化の分子メカニズムを明らかにしてきました(Miyake 2020, Furutani e al. 2020)。このモデルを提唱するための頑健性ある事実として、Mehler反応あるいはFd依存CEF活性が非常に小さいことがあげられます。つまり、これらの光合成とは関係ない電子伝達反応がP700酸化へ貢献するという事実を見出すことはできませんでした。この事実確認および測定の再現性は是非とも多くの方々にやって欲しいと願っております( DOI: https://doi.org/10.1104/pp.85.1.294)。CO2同化をベースとする評価を行えば容易に判断できます。誰でも再現性ある事実を観測していただいてご確認していただきたく考えております


さらに重要な事実、同時に非常に問題となる症例に以前より直面してました(しまいました)。飽和パルス光によるY(I)評価がPSI電子伝達活性を反映しないという事実です。詳細なマニュアル的説明はFurutani et al. (2020)論文をぜひともご参照ください。古谷さんがきっちりと示しています。例えばY(NA)が観測される状況でY(I)が過小評価されることはすでに他の論文で既述されています。この事実は、Y(I)が小さく、その時Y(NA)が観測されれば、Y(I)の値は過小評価され光合成電子伝達活性を全く反映していないという事実です。つまり、見かけ上Y(I)/Y(II)が低下しても、それは光化学系Iの活性が低下したことを意味しません(ここのところは、大きな勘違いを生み出す再現性のある事実です)。また逆も然りです。Y(ND)が少しでも観測される状況ではY(I)は過大評価され光合成電子伝達活性を全く反映しなくなります(見かけ上Y(I)/Y(II)が大きな値を示すようになり、いかにもFd-CEF活性が増強された錯覚に至ります。しかし、そんなことはありません)。飽和パルス解析はY(II)評価と同じ扱いはできません。この事実を理解した状況そして前提での解析が不可欠となってきます。つまり、たまたまY(II)=Y(I)であってもそれは偶然の産物です。このようなことは普段多くのサンプル、実験条件下で経験します。したがって、パルス法によるY(I)評価の難しさが浮き彫りになってきます。


これらの頑健性ある、そして再現性ある事実を踏まえて、PSI電子伝達活性評価を行う必要があります。


今回公表したC4植物でのP700酸化の生理現象の事実、分子メカニズムの理解がC3植物の分子メカニズムの適用範囲であることを改めて認識できました。ただ、それを支えるための証拠(頑健性ある事実)はこれから多くを積み上げていく必要があります。


本論文の筆頭著者である嶋川先生(関西学院大学)、責任著者は上記の事実を認識して解決に取り組んでいます。すでに、取っ掛かりは掴んでおりますので近い将来にお示しすることができるでしょう。

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