MIT Tech Review: 植物生理学の100年来の謎「重力屈性」の仕組みを解明

フラッシュ2023年8月31日

生命の再定義
植物生理学の100年来の謎「重力屈性」の仕組みを解明
by MITテクノロジーレビュー編集部 [MIT Technology Review Japan]
大阪大学や埼玉大学などの共同研究チームは、植物の根が重力方向を感知する仕組みを解明した。植物は重力方向を感知して成長方向を調節する性質（重力屈性）により、根を水や栄養分が豊富な地中へ、茎を光合成や生殖に有利な上方へ向かわせるが、その仕組みについてはよくわかっていなかった。
重力屈性については、植物の器官には重力方向に沈降する粒（「アミロプラスト」と呼ばれるデンプンを蓄積して高い比重を持つ細胞内小器官）を含む細胞が存在し、この粒が沈むことで重力を感知するという「デンプン平衡石仮説」が、100年以上前に提示された。しかし、アミロプラストの沈降という物理的な現象が、細胞内でどのようにして他の信号に変換され、伝達されるのかは不明だった。
研究チームは今回、独自に構築した垂直ステージ共焦点顕微鏡を用いて、植物が通常成長するように重力方向を保ちながら細胞を観察し、ステージを回転させることで重力方向変化に対する細胞応答を観察。その結果、アミロプラストが沈んで細胞膜に近づいた時、アミロプラストに存在する「LAZY1-LIKE (LZY)」タンパク質が細胞膜に移動することで、細胞がアミロプラストの位置情報（即ち重力方向）を感知することを明らかにした。
さらに、重力方向の細胞膜に移動したLZYタンパク質が、植物の成長に関わるホルモンである「オーキシン」の輸送を促進する因子を呼び込み、根にオーキシンの濃度勾配を生じさせることで、重力屈性を引き起こすことを示した。
研究論文は、国際科学誌サイエンス（Science）に2023年8月10日付けでオンライン掲載された。
（中條）
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