光合成サイクル分析（こうごうせいさいくるあんせき）
最終更新：2026/4/22
光合成サイクル分析は、植物の光合成における炭素固定経路を同位体比を用いて解析する手法である。
ポイント
この分析は、C3、C4、CAMといった光合成経路の識別や、環境ストレス下における植物の生理学的応答の理解に役立つ。
光合成サイクル分析の概要
光合成サイクル分析は、植物が二酸化炭素を固定する際に利用する様々な経路（C3、C4、CAMなど）を、安定同位体炭素（¹³C）の比率を測定することで識別する手法である。植物は二酸化炭素を取り込み、それを有機化合物に変換する過程で、炭素同位体を特定の比率で取り込む。この比率は、光合成経路の種類によって異なるため、分析によって経路を特定することが可能となる。
分析原理
C3植物は、二酸化炭素を直接固定するルビスコ酵素を利用するため、¹³Cの比率が比較的低い。一方、C4植物は、まず二酸化炭素を4炭素化合物に固定し、その後ルビスコ酵素で固定するため、¹³Cの比率が高くなる。CAM植物は、夜間に気孔を開いて二酸化炭素を取り込み、昼間に固定するため、C4植物と同様に¹³Cの比率が高くなる傾向がある。これらの違いを利用し、植物組織中の有機物の¹³C/¹²C比を測定することで、光合成経路を推定する。
分析方法
光合成サイクル分析には、主に安定同位体比質量分析法（IRMS）が用いられる。植物組織を前処理し、有機物を精製した後、IRMSを用いて¹³C/¹²C比を測定する。測定結果は、標準物質と比較され、δ¹³C値として表される。δ¹³C値は、標準物質からの¹³Cの相対的な濃度の差を表し、光合成経路の識別に使用される。
応用分野
光合成サイクル分析は、古植物学、古生態学、農業、環境科学など、幅広い分野で応用されている。過去の植物の光合成経路を推定することで、古気候や古環境の復元に役立つ。また、作物の品種改良や、環境ストレスに対する植物の応答メカニズムの解明にも利用されている。