植物も持っている、時計のしくみが明らかに！

特に植物工場――人工環境下における植物生産システムは、砂漠地帯や寒冷地だけでなく都会における農業をも実現し、食料の安定生産技術として世界的に注目されているという。大阪府立大学植物工場研究センターと、科学技術振興機構は共同で、そのシステムに革新をもたらす、作物生産に重要な環境制御技術についての研究成果を発表した。

植物にも自身の体内時計を色々な周期の環境刺激に同調できる仕組みが存在する。それは知られているが、植物時刻の計測の難しさなどもあり、その詳しいメカニズムは不明だったという。同大学工学研究科の増田亘作 研究員、立命館大学理工学部の徳田功 教授らのグループは、刺激に対する応答性を精密に計測できる新手法を開発。植物がもつ幅広い同調性の詳細と機序を明らかにした。

モデル植物シロイヌナズナを用いて、同一個体にさまざまな周期の光刺激を複数回与え、朝方にその発現量が最大となり、夕方に最小となる時計遺伝子CCA1の発現リズムを観察。刺激への応答性の変化を精密に計測した。結果、個体レベルの概日リズム（24時間周期の生体律）の振幅が小さくなるほど、光刺激に対する応答が極度に強くなることを明白にした。この変化メカニズムを、体内時計を構成する細胞集団の同期／非同期状態の変化として数理的に解明することにも成功した。

様々な光サイクル条件下における体内時計の挙動が詳細にシミュレーションできるようなった。植物工場等で人工の光環境が植物に与える影響をいっそう精密に推測できようになり、栽培環境の最適設計に貢献する。過剰な応答性による生育不安定性の解明にもつながると期待される。成果は米オンライン科学雑誌「Science Advances」に掲載された。