作物の昼間の光合成停滞現象の解決策を発見(Chinese Scientists Uncover Solution to Crops’ Midday ‘lunch break’)

2026-06-22 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)遺伝・発生生物学研究所などの研究チームは、作物が正午前後の強い日射によって光合成能力を低下させる「昼休み(lunch break)」現象を抑制する新たな仕組みを発見した。研究成果は2026年6月に学術誌『Cell』に掲載された。従来は、強光によって葉緑体内で発生する一重項酸素が葉緑体を損傷した後に防御反応が始まると考えられていた。しかし今回、MBS1というタンパク質が一重項酸素を直接感知し、葉緑体周辺に凝縮体(コンデンセート)を形成して「日焼け止め」のように機能し、光合成装置を保護することが判明した。研究チームは海南省、北京市、黒竜江省で4年間の圃場試験を実施し、MBS1発現量を高めたイネが強光ストレスへの耐性を向上させ、通常の生育を維持しながら収量を安定または増加させることを確認した。この成果はイネだけでなくコムギなど他の作物にも応用可能とされ、農業生産性向上やCO₂固定量増加による気候変動対策への貢献が期待される。

<関連情報>

タンパク質凝縮物による葉緑体の紫外線遮断は、強い光に対する耐性を付与する Chloroplast sunscreening by protein condensates confers high-light tolerance

Ning Shao ∙ Mingjiang Chen ∙ Ning Xu ∙ … ∙ Yuqiang Jiang ∙ Zheng Zhou ∙ Jiayang Li
Cell  Published:June 17, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.042

Graphical abstract

作物の昼間の光合成停滞現象の解決策を発見(Chinese Scientists Uncover Solution to Crops’ Midday ‘lunch break’)

Highlights

  • Conserved MBS1 with ZnF and IDRs preferentially senses singlet oxygen in chloroplasts
  • ¹O₂ induces MBS1 phase transition to form chloroplast-protective condensates
  • MBS1 condensates attenuate excess light penetration and prevent chloroplast photodamage
  • OsMBS overexpression enhances high-light tolerance and rice yield in 4-year field trials

Summary

Sunlight fuels life but generates singlet oxygen (1O2), which causes photodamage and triggers signaling and antioxidative defense pathways in chloroplasts where photosynthesis takes place. How cells sense 1O2 and instantaneously mount photoprotection remains elusive. Here, we show that a key mediator of 1O2 responses, METHYLENE BLUE SENSITIVITY1 (MBS1), is conserved from plants to animals and comprises a zinc-finger (ZnF) domain flanked by intrinsically disordered regions. MBS1 plays a critical role in ¹O₂ sensing through ZnF conformational change and phase transition from liquid-like droplets to lower-dynamic condensates. These chloroplast-associated condensates under high light attenuate light penetration to shield chloroplasts from photodamage. In rice, MBS1-overexpressing lines exhibit enhanced high-light tolerance and yield in 4-year field trials. Our findings uncover a “sunscreening” mechanism via MBS1 condensates that confer chloroplast photoprotection, highlighting its value for improving rice yields in the field under high-light stress exacerbated by climate change.

1202農芸化学
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