九州大学 理学研究院 理学府 理学部

光に反応する葉緑体

植物の中で光合成を行っている葉緑体は、実は動いています。植物の葉に弱い光が当たるとそこに葉緑体は集まり、逆に強すぎる光が当たると葉緑体は逃げるように動きます。このように光の強弱に応じて葉緑体が動く運動は『葉緑体光定位運動』と呼ばれています。

葉緑体光定位運動のメカニズムは徐々に解明が進んでいます。光を感じるもの（光受容体）は青色光を吸収する蛋白質（フォトトロピン）である事や、葉緑体の運動において特殊なアクチン繊維（葉緑体アクチン繊維）が働いていることなどが分っています。

葉緑体の逃走ルート

ところで、葉緑体はどのように動いているのでしょうか？

この疑問を解決するために、坪井研究員らは細く絞った青色のビーム（強い光）を植物に照射し細胞内での葉緑体の動きを観察しました。

実験には細胞が大きいシダの前葉体細胞を使い、青色のビームを直径15マイクロメートル（10⁻⁶ m）の円形の領域に照射しました。青色のビームを1分間照射すると、葉緑体は約3分以内に逃避運動を開始し、光照射域の外へと移動します。この時、葉緑体は強い光が当たっていない場所への最短ルートを通りました。

青色のビームの照射を止めても、葉緑体は10分くらいの間は逃げ続けます。その後、葉緑体は停止し、元居た場所へ戻り始めます（図1）。

どちら向きに逃げるのか？

次に、一つの葉緑体の半分だけに強い光を照射する実験を行いました。

葉緑体は強い光を避けるように、光が照射されていない方向へ動きます。その際、葉緑体は（ほとんど）向きを変えることなく光の当たっていない側へ移動します。また、移動の途中で光の当て方を変えると、それに応じて逃げる方向を変えます（図2）。

この実験の結果、葉緑体は細胞内をどの方向へも動くことができ、また動く方向へ向き直さずに動けることがわかりました。

坪井研究員は今後の展望として「葉緑体が細胞内で動くメカニズムや、光受容体から葉緑体へと伝わる信号の実体、その伝達様式などについて明らかにしていきたい。」と話しています。

なお授賞式は、日本植物学会第76回大会（兵庫県立大学姫路書写キャンパス 平成24年9月16日）で行われる予定です。