新研究: 生態系の現場実験で植物の体内時計の調整方法を解明

Tokyoジョン・イネスセンター、京都大学、そしてケンブリッジのセインズベリー研究所の研究者たちは、植物の内部時計が現実の環境でどのように機能するかを理解するためのフィールド実験を行いました。これらの実験を通じて、科学者たちは、植物が内部時計の信号を環境の変化に応じてどのように組み合わせているのかを学びました。

研究者たちは、植物が明るく寒冷な環境での細胞損傷を避けるための遺伝経路を持っていることを発見しました。この経路は植物の体内時計によって制御されており、それは24時間の昼夜サイクルに調和しています。新たな研究が春分と秋分の時期に行われ、このメカニズムが自然界でどのように機能するのかを調査しました。

主な発見には次のようなものがあります。

日本の田舎におけるアラビドプシス・ハレリの自然個体群を調査したところ、24時間周期での遺伝子発現の変化が明らかになりました。これを確認するために、植物から2時間ごとにRNAを抽出し、その遺伝子発現のレベルを分析しました。実験室の条件を再現するため特注の機器を用いて植物の周囲の温度を操作しました。夜間の訪問時には、研究者は緑色のフィルターを使うことでヘッドトーチの光が植物に影響を与えないように工夫しました。

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研究チームは、体内時計や環境信号に関連する遺伝子の活動パターンが、実験室の研究と同様であることを発見しました。これにより、実験室での発見が現実の環境にも当てはまることが示されました。彼らはこのデータを活用して、環境の変化に基づいた遺伝子活動を予測するモデルを作成しました。

植物が環境の変化にどのように反応するかを理解することは重要です。私たちが植物の体内時計がこれらの変化にどのように反応するかを解明できれば、将来の気候条件に適した作物を開発できるかもしれません。この種の研究にはベイジアン時間系列モデリングが効果的であることが分かっています。将来的に、これらのモデルは、植物が光合成速度を管理したり、異なる温度に適応したりする方法を理解するのに役立つかもしれません。

この研究は、生物学と環境科学の関連性を示しています。実験室での発見を実際の状況に応用することで、科学者たちは農業や環境管理において気候変動に対応するためのより良い予測や解決策を導き出すことができます。植物の内部時計と環境からのシグナルを組み合わせることで、植物が将来の環境変化にどのように対処するかを理解することができるのです。