ミトコンドリアは内部共生に由来する細胞小器官であり、細胞代謝、エネルギー産生、ストレス応答において中心的な役割を担う。個々のミトコンドリアは機能単位である一方、融合と分裂を通じて内容物を絶えず交換し、動的な集団としてストレス条件に対処する。ストレスが植物のミトコンドリア動態をどのように変化させ、変化した動態がミトコンドリアの性質と植物のストレス耐性にいかなる影響を及ぼすかは、現在までほとんど明らかになっていない。本研究では、非維管束モデル植物ヒメツリガネゴケ（Physcomitrium patens）における酸化ストレス応答時のミトコンドリア動態を検討する。さらに、ミトコンドリア指標に対応する複数のレポーター系統を用いてミトコンドリア分裂不全変異体を作製し、ミトコンドリア集団動態の慢性的変化が及ぼす影響を解析した。roGFP2に基づく遺伝子コード型バイオセンサーによる観察から、Mito-Paraquat（MtPQ）処理はミトコンドリア、細胞質、葉緑体におけるグルタチオン酸化還元電位E_GSHを上昇させることが判明した。ミトコンドリアは数時間以内に伸長し、それに伴ってマトリックスのEOS_redが不均一に増加した。この増加はマトリックスタンパク質損傷の指標になると考えられる。PpELM1B（ELONGATED MITOCHONDRIA）を欠損するミトコンドリア分裂変異体では、共焦点顕微鏡のZスタックを自動三次元セグメンテーションおよび特徴マッピング（MorphoMapper）によって解析した結果、ミトコンドリア形態指標に明確な変化が認められた。Ppelm1b ge系統の伸長したミトコンドリアでは、マトリックスE_GSHの酸化側への移行とマトリックスEOS_redの増加が見られた一方、マトリックス内容物の混合は、数日を要する野生型と同程度の遅い速度ながらも維持されていた。巨視的には、Ppelm1b ge系統は成長の低下、呼吸量の減少、酸化ストレスに対する感受性の上昇を示した。以上の結果は、植物ミトコンドリアの形態および生理学的指標が、ストレスと分裂不全に応じて特異的に変化することを示す。健全なミトコンドリア集団を維持し、植物の酸化ストレス耐性を支えるうえで、ミトコンドリア分裂は不可欠である。
https://doi.org/10.64898/2026.09.01.748533