海洋の植物プランクトンである珪藻は、地球規模の炭素固定に大きく貢献しています。海洋では光環境が絶えず変化するため、珪藻は弱い光を効率よく利用すると同時に、強すぎる光から自身を守る必要があります。この過剰な光エネルギーを熱として逃がす仕組みは非光化学的消光（Non-Photochemical Quenching、略してNPQ）と呼ばれますが、NPQを担う光防御装置がどのように形成されるのかは十分にわかっていませんでした。京都大学大学院農学研究科のXING JIAN（邢 健）博士課程学生、同じく伊福健太郎教授、および北海道大学低温科学研究所の熊沢穣研究員（現大阪大学大学院理学研究科の助教）らの研究...

大阪大学産業科学研究所の家裕隆教授らの研究グループは、公立諏訪東京理科大学、大阪公立大学、岡山県立真庭高等学校らと共同で、農作物の生育に必要な青色光と赤色光を透過し、光合成への寄与が少ない緑色光を発電に用いる「緑色光波長選択型有機太陽電池（OSC）」の開発において、低コストな有機半導体材料での高性能化に成功し、メートルスケールのモジュール（太陽光パネル）を作製しました（図1）。さらに、このモジュールを農業用ハウスに設置し、複数の農作物を対象とした生育評価を行った結果、通常のハウス条件と同等の良好な生育を確認しました。OSCは軽量かつ柔軟であるため、農業用ハウスなどへ搭載できれば、同一農...

東京大学大学院農学生命科学研究科の矢守航准教授、中里一星特任助教、有村慎一教授、立命館大学の松村浩由教授、神戸大学の深山浩教授、大阪大学の難波啓一特任教授らの研究グループは、世界的な食料需要の増加と気候変動への対応に向けて、植物の光合成能力を分子レベルで強化することに成功しました。光合成において炭素固定を担う中心酵素Rubiscoは、その低い触媒効率が作物生産性を制限する要因として長年知られてきましたが、触媒部位を構成するRubisco大サブユニットは細胞核のゲノムとは異なる葉緑体ゲノムにコードされているため、その機能を精密に改変することは極めて困難とされてきました。本研究では、葉緑体...

千葉大学国際高等研究基幹の矢貝史樹 教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の五月女光 助教、東京科学大学物質理工学院のMartin Vacha 教授、北里大学の渡辺豪 教授、Keele大学のMartin J. Hollamby 講師を中心とする青山学院大学、物質・材料研究機構（NIMS）の研究チームは、タンパク質が生体内で行っている「折りたたみ」を介した自己集合過程をヒントに、有機分子を使って「折りたたみ」を介した自己集合を起こす仕組みを調査しました。その結果、立体的に複雑な構造を持つ発光性分子が、自発的な折りたたみによって適切な...

大阪大学大学院理学研究科（名古屋大学高等研究院 客員研究員）の伊藤（三輪）久美子特任助教、関西医科大学医学部の岡野（今井）圭子講師、立命館大学生命科学部の寺内一姫教授、名古屋大学の故近藤孝男特別教授の研究グループは、シアノバクテリア（光合成を行う細菌）の体内時計の「環境に左右されない正確さ」が、タンパク質の時計に内蔵されていることを実証しました。生物は地球の自転に伴う昼夜の環境変化に適応するため、約24時間周期で振動する体内時計の仕組みを備えています。体内時計は気温や光の強さなどの環境が変わっても、その周期はほとんど変わらず、非常に高い精度で保たれることが知られています。シアノ...

森林や水圏環境の一部では可視光が乏しく近赤外光が主要となる環境が存在します。そういった環境では、光合成生物が特殊な仕組みで近赤外光を利用しています。真正眼点藻の一種であるTrachydiscus minutusは、近赤外光を吸収できる光合成アンテナ複合体rVCPを持ちながら、Chlaだけで近赤外光利用を実現する希少な生物です。しかし、その立体構造が明らかでないため、近...

大阪大学大学院情報科学研究科大学院生の楊陽（よう よう）さん（博士後期課程）、大倉史生准教授（マルチメディア工学専攻コンピュータビジョン講座）らの研究グループは、AI・深層学習を活用し、様々な植物種の葉・しおれなどによる様々な変形を、単一のモデルで表現可能なCG技術「NeuraLeaf」を世界で初めて開発しました。このCGモデルは、植物種・変形をそれぞれ異なるパラメータによりコントロール可能なパラメトリックCG...

光合成生物であるシアノバクテリアが、時間を先読みする能力（体内時計）を獲得した時期はおよそ22億年前だった！太古の地球での一日の短さに合わせて当時の体内時計も速く動いていたこと、さらに最古の体内時計の誕生時期が大...

岡山大学学術研究院先鋭研究領域の坂本亘教授らは、大阪大学蛋白質研究所の栗栖源嗣教授と川本晃大准教授、理化学研究所・環境資源科学研究センターの豊岡公徳上級技師、京都産業大学生命科学部の寺地徹教授らのグループと共同で、光合成の光エネルギー転換反応が起こる「チラコイド膜」を維持するVIPP1と呼ばれるタンパク質のはたらきを明らかにし、このタンパク質を利用して高温に強い植物を作り出すことに成功しました。光合成は、生命が光からのエネルギーを使うことができる唯一の反応で、水と二酸化炭素から酸素と炭素化合物を作り出す地球上でも重要な化学反応です。この反応は、光合成をする生物だけが持つ「チラコイド膜」...

大阪大学大学院工学研究科 博士前期課程（当時）の松﨑拓実さんと正岡重行教授、東京科学大学 理学院 化学系の近藤美欧教授と小杉健斗助教らの共同研究チームは、東京大学 物性研究所の木内久雄助教と原田慈久教授、産業技術総合研究所の研究チームと共同で、植物をヒントに、（1）身の回りに豊富に存在する鉄イオンを持ち、（2）水溶液中で駆動可能で、（3）高い耐久性と反応速度を示す酸素発生触媒を得ることに初めて成功しました。エネルギー・環境問題を背景に、人工光合成技術の開発に期待が集まっています。特に、ボトルネックとなっている...