抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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C4光合成は,高い光呼吸速度の悪影響を最小化する進化的適応である。C4植物がC3祖先から進化していることは広く認められているが,この過程の詳細に関する知識はまだ完全ではない。制約に基づく代謝ネットワークモデリングの1つの応用は,生物が特定の選択圧下で終わる進化軌跡をシミュレートすることである。しかし,このアプローチは真核生物における複雑な形質の進化の予測にはほとんど使用されていない。ここでは,Arabidopsis thalianaの制約に基づく代謝ネットワークモデルと組み合わせた遺伝的アルゴリズムを用いて,異なる環境条件と組み合わせた高い光呼吸速度条件下でC3からC4への変換の軌跡をシミュレートした。著者らのモデリングは,C3-C4中間体とC4戦略がこれらの環境条件でC3光合成より優れていると予測した。さらに,資源瘢痕はC4光合成の出現に向けて異なる進化軌跡を駆動する。AUTHOR SUMMARYItは,高い光呼吸がC_3作物生産性を50%まで低減すると見積もる。炭素濃縮機構は,多くの植物で進化し,特別な環境における高い光呼吸速度の悪影響を克服した。C4光合成は,葉の葉肉と束鞘細胞の間で空間的に炭素同化反応を分離するこれらの適応の1つである。C4光合成は,C3祖先から独立して19の異なる被子植物において65倍以上進化することが報告されている。したがって,C4光合成を行うのに必要な代謝,解剖,および遺伝子調節のレベルにおける潜在的モジュールがC3植物に存在すると仮定した。C4植物は,高温および乾燥環境においてC3植物より良好に成長するので,科学者はイネのようなC3作物をC4植物に変換する上で働いている。しかし,C4形質の発現に対する進化経路の理解の欠如を含むいくつかの課題は,C3からC4工学([2])を妨げてきた。ここでは,C3モデル植物としてArabidopsis thalianaの代謝ネットワークモデルを用い,各種のシナリオでC4光合成の出現を生じる可能性のある進化事象を理解し,結果を検討した。【JST・京大機械翻訳】
