岡山大学が解明した藻類から植物進化への鍵〜ゼニゴケの光合成複合体構造の詳細〜

藻類から高等植物への進化の鍵をつかむ

岡山大学の研究チームが、ゼニゴケ由来の光化学系I（PSI）–LHCI超複合体の構造を解明しました。この研究は、藻類から高等植物への進化の過程を理解するための重要な手がかりを提供するものです。

研究の背景と意義

光合成を担う光化学系Iは、植物が光エネルギーを捕らえ、NADPHを生成するための重要な役割を果たしています。特に、ゼニゴケ（Marchantia polymorpha）は、原始的な陸上植物の一種で、植物の進化や光合成のメカニズムを探るモデル生物として研究されています。これまで、陸上植物の光化学系Iは単量体としての構造しか解明されてきませんでしたが、今回新たに二量体の構造も明らかにされました。

研究手法

岡山大学異分野基礎科学研究所の国際構造生物学研究センターでは、最新の300 kVクライオ電子顕微鏡を使用して、PSI–LHCIの単量体および二量体の構造をそれぞれ1.94Åと2.52Åという高分解能で解析しました。この高分解能によって、複合体内部の水分子の配置やエネルギーの移動経路に関する詳細な情報が得られました。

重要な発見

今回の研究で特に注目すべき点は、陸上植物由来のPSI-LHCI二量体構造を世界で初めて解明したことです。これまで知られていた緑藻由来のPSI-LHCI超複合体二量体とは異なり、ゼニゴケの二量体はPSIコア同士が直接結合して形成されていることが確認されました。この新しい構造形式は、光合成の理解を深める上で重要なステップとなります。

結果の意義

この成果は、ゼニゴケにおける光化学系II–LHCI超複合体の構造を解明するだけでなく、光合成における進化の過程でも大きな意義を持つものです。ゼニゴケがどのようにして現代の高等植物へと進化していったのか、その道筋を知るための手がかりとなります。

研究者のコメント

本研究の主導を行った蔡弼丞助教は、「岡山大学に来る前は、ガンや微生物の研究をしていましたが現在は光合成の研究をしています。陸上植物モデルのゼニゴケを用いた研究が進化に関する理解を深める一助となることが嬉しいです」と述べています。

論文の詳細

この研究成果は、2026年2月5日に英国の学術雑誌「Communications Biology」のオンライン版に掲載されました。当研究は、日本学術振興会の支援を受けて行われ、岡山大学の最新技術を駆使してデータ収集が行われました。

研究の未来

この発見により、今後さらなる科学的探究が進むことが期待されており、植物科学の新たな進展が期待されています。光合成のメカニズムや植物進化の理解が進むことで、いずれは持続可能なエネルギー生産方法の開発にもつながると考えられます。また、岡山大学としても、地域中核の研究大学として、国際的な競争力を維持していくために地域社会との連携を強め、その成果を広く発信していくことが求められています。