共同研究「根寄生雑草被害防除に光明！ 植物ホルモンストリゴラクトンの分子種による機能分担の解明と根寄生雑草被害防除法の発見」｜バイオサイエンス学科 伊藤 晋作准教授
2022年11月3日
教育・学術
植物ホルモン（注 1）であるストリゴラクトンは、植物の枝分かれを抑制する機能以外にリン栄養を供給することで植物の成長を助ける AM 菌（注 2）の共生を促進する機能を持っており、農業生産性向上に役立っています。その一方で、この化合物は農作物に寄生する根寄生雑 草の種子発芽を誘導し寄生を促進することで生育を阻害する物質としても働いています。
東京大学大学院農学生命科学研究科 浅見 忠男教授、東京農業大学生命科学部 伊藤 晋作准教授、宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター 野村 崇人准教授、サウジアラビア King Abdullah University of Science and Technology の Salim Al-Babili 教授らの共同研究チーム は、四環性ストリゴラクトン特異的な生合成阻害剤 TIS108 を開発し、この化合物を処理した イネにおいては四環性ストリゴラクトン量が減少するにもかかわらず、収量に大きな影響をあたえる過剰な枝分かれが誘導されないことに加えてAM菌の共生が可能であることを見出しました。これらの発見はこれまでの常識を覆し、二環性ストリゴラクトンは植物ホルモンとして の機能が、四環性ストリゴラクトンは根圏のシグナル物質としての機能が主要であるという知 見をもたらしました。続いて四環性ストリゴラクトン生合成のみを阻害できるこの TIS108 処 理したイネや TIS108 の標的酵素をコードする遺伝子の働きをゲノム編集で抑えたイネでは、 期待通りに根寄生雑草被害が大きく低減することも見出しました。
本研究の成果は、世界の多くの地域で甚大な被害を与えている根寄生雑草の防除のための 化学的や生物学的な新しい技術開発に大きく役立つものと考えられます。
（注 1）植物ホルモン 植物により生産され、低濃度で植物の生長・分化などの生理過程を調節する物質。
（注 2）AM 菌 植物と共生することでリン栄養を植物に供給する、作物生産に有用な菌である。ストリゴラク トンはAM菌と植物の共生を促進するため、ストリゴラクトンを生産しない植物は生産性が低 下すると考えられていた。
発表者
伊藤 晋作（東京農業大学バイオサイエンス学科 准教授）
野村 崇人（宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター 准教授）
浅見 忠男（東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 教授）
Salim Al-Babili（King Abdullah University of Science and Technology 教授）
発表のポイント
- 構造の異なる２種類のストリゴラクトン（二環性と四環性）のうち、二ｓｓ環性のものは植物の生育に利する植物ホルモンとしての機能を持つのに対し、四環性のものは逆に生育の妨げとなる根寄生雑草の寄生を促進する機能を持つことが明らかとなりました。
- これまで植物ホルモンと信じられていた四環性ストリゴラクトンは、植物ホルモンとしての機能より根圏のシグナル物質としての機能が主要であることが明らかとなりました。
- 世界の多くの地域で問題となっており、特にアフリカ地域では100億ドルにも及ぶとされるにもかかわらず防除法の確立していない根寄生雑草による被害を減らし、各地の農業生産力の向上に貢献すると期待されます。