藻類は光合成の秘密を解き明かすことができるのか？

米国のNSF(National Science Foundation/全米科学財団/国立科学財団)は2022年05月23日に、藻類の光合成の秘密を解き明かすこと研究の成果は、農業の収量向上や気候変動の緩和につながる可能性もあると報告した。

カーネギーの植物生物学者らが率いるチーム(A team led by Carnegie plant biologists)は、光合成生物に関するこれまでで最大規模の機能的ゲノム研究を実施した。

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NSFが支援するこの研究は、Nature Genetics誌に掲載され、農業の収量向上や気候変動の緩和のための戦略に役立つ可能性がある。

光合成は、植物や藻類、特定の細菌が太陽のエネルギーを炭水化物の形で化学エネルギーに変換する生化学的プロセスである。

この論文の共著者であるカーネギー社のアーサー・グロスマン(Carnegie's Arthur Grossman, a co-author of the paper)は、「光合成は、我々が知っているような生命が存在するための基礎となるものです。」「また、人間の活動によって大気中に放出される気候変動の原因となる温室効果ガス(主に二酸化炭素)の一部を吸収し、我々の食糧供給の主役となっているのです。」と述べている。

しかし、光合成は基本的に重要であるにもかかわらず、その関連遺伝子の多くは未解明である。しかし、藻類は、この重要なプロセスを支える遺伝情報を解き明かすための身近な手段である。

プリンストン大学のマーティン・ジョニカス(Princeton University's Martin Jonikas)が開発した単細胞の光合成藻類クラミドモナス・レインハルディーの変異体カタログ(A catalog of mutants of the single-celled photosynthetic green alga Chlamydomonas reinhardtii)により、植物科学者は光合成生物に存在する何千もの遺伝子の機能を理解し始めることができるようになった。

「私たちは、この研究が生命の木に存在する遺伝子の機能解析の指針になると考えています」とグロスマンは語った。この研究から得られた知識は、温暖化する世界において重要な食糧およびバイオ燃料作物の収量を向上させるための戦略を支え、大気中の炭素汚染を捕捉・貯蔵するプログラムを前進させる可能性がある。

NSFの分子・細胞生物科学部門のプログラムディレクターであるデヴィッド・ロッククリフ(David Rockcliffe)は、「この研究結果は、光合成生物における遺伝子型と表現型の関係の理解に大きな進歩をもたらし、これらの生物がバイオテクノロジーに利用される方法に影響を与えるかもしれません.」と語っている。

この論文の共著者には、カーネギー(Carnegie)のフリードリッヒ・ファウザー(Friedrich Fauser)、ジョセップ・ヴィララサ・ブラジ(Josep Vilarrasa-Blasi)、ホセ・ディネニー(José Dinneny)、リック・キム(Rick Kim)、ロバート・ジンカーソン(Robert Jinkerson)、およびスタンフォード大学(Stanford University)、カリフォルニア大学リバーサイド校(the University of California, Riverside)、デューク大学(Duke University)、カリフォルニア大学サンフランシスコ校(the University of California, San Francisco)、UCLA、カリフォルニア大学バークレー校(the University of California, Berkeley)、ローレンスバークレー国立研究所(Lawrence Berkeley National Laboratory)の共同研究者たちも含まれている。

日本の研究者は、藻類の研究では、先行しているので、似た研究が見つかるかもしれない。

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