植物は、光合成を行うことにより光をエネルギー源として利用しているため、植物の生存には光が必要不可欠です。植物は動くことができませんが、周囲の光環境を敏感に察知して、形態を変化させることで効率よく光を得ています。例えば、植物は他の植物の陰に存在していることを感じ取り、茎や葉柄を伸ばして光合成器官である葉を陰の外に運びます。これは避陰反応と呼ばれる植物の光応答の一つです。植物は、避陰反応以外にも実に多くの生長や発達の過程を調節して周囲の光環境に適応しています。植物は情報としての光を感知するために幾つかの光情報受容体を持ちます。そのうちの一つであるクリプトクロムは青色光領域の光を吸収し、その情報をもとに避陰反応や花を咲かせる反応（花芽形成）などを調節しています。

 

　最近、私たちはクリプトクロムが青色光を吸収すると、一分子から二分子が結合した状態（二量体）に変化して働くことを明らかにしました。図の左側の列は正常な植物の核内でのクリプトクロムの動きを可視化したものです。クリプトクロムは暗所では核内に均一に存在していますが、青色光を吸収すると1分以内にフォトボディーと呼ばれる粒状の構造体をつくります。このフォトボディーは、クリプトクロムが二量体になって植物の光応答を調節する場であると考えられています。一方で、図の中央と右側の列はそれぞれBIC1とBIC2遺伝子の機能を強化した植物におけるクリプトクロムの動きです。正常な植物での動きとは異なり、クリプトクロムはフォトボディーをつくりません。また、BIC1もしくはBIC2遺伝子の機能を強化した植物は光に対する応答が低下していました。このようなことから、BIC1とBIC2遺伝子はクリプトクロムの二量体化を阻害して機能を低下させ、植物の青色光に対する感受性を調節していると考えられます。

 

　クリプトクロムは多くの農業上の重要形質を調節していることから、このようなクリプトクロムの活性を調節する機構の理解は将来の農作物の増産などに役立つかもしれません。

 

画像提供：福建農林大学

岡 義人 氏