研究代表者氏名及び所属
山口 信次郎(理化学研究所 植物科学研究センター)
評価結果概要
根寄生植物の発芽や吸器形成の誘導、植物の枝分かれ抑制作用、共生細菌アーバスキュラー菌根(AM)菌の分枝促進作用という多様な生理作用を持つストリゴラクトン(SL)に関して、植物の生産するSLの網羅的分析とそれぞれの生理現象における構造活性相関をはじめ、生合成・代謝経路ならびに関連酵素遺伝子の解明、受容体同定とシグナル伝達経路に関わる遺伝子群を追究し、化学的あるいは分子遺伝学、分子生物学的手法による生物産業への応用展開をする基盤を構築することを目的とする総合的な研究が展開されている。それぞれ中課題において、当初の計画に従って研究を展開し、おおむね中間時の目標を達成している。その中で、イネ枝分かれ抑制活性、AM菌菌糸分岐誘導活性、根寄生植物刺激活性の構造要求性を明らかにしたこと、植物界における天然SLが予想以上に多様性に富んでいること等、価値の高い成果を得ている。
また、研究成果は、おおむね順調に論文や総説として着実に公表されている。
今後の進め方については、今まで以上に本研究課題の研究期間と生物系産業への結び付きという点を意識して、焦点を絞りながら研究を展開する必要があろう。
中課題別評価
中課題A「ストリゴラクトン生合成と作用機構の生化学的解析」
(理化学研究所植物科学研究センター 山口 信次郎)
本研究課題の中核グループとして研究を展開している。研究は計画に従って、着実に展開されており、ほぼ順調に進捗している。すなわち、中間到達目標である「枝分かれ抑制活性に有効なSLの構造の決定」,「SL受容体候補とSL結合能の証明」,「ストライガのSL関連候補遺伝子の単離」,は何れも既に達成されている。その中で、枝分かれ抑制活性を示すための構造要求性を明らかにし、さらにSL受容体候補の生化学的解析を進めるなど高く評価できる成果を挙げている。終了時までの目標に向けた計画は既に方向性が定まっており研究が発展すれば,当初の計画を上回る成果が期待できる状況にある。
中課題B「ストリゴラクトン生合成と作用機構の遺伝学的解析」
(東京大学大学院農学生命科学研究科 経塚 淳子)
変異体の取得と原因遺伝子の解析に関して,変異体のスクリーニング数が必ずしも十分でない点,原因遺伝子の特定を諦めざるを得ない変異体が存在する点などもあるが,全体としてはSL研究を進める上で有益と思われる複数の新たな変異体の取得に成功しており,重要な進捗と判断できる。これらは今後の解析結果によって,科学的価値の評価が変動するが,本課題の研究アプローチは必須であり,進捗状況は良好と評価される。また,既知の遺伝子や変異体の利用によって,寄生植物の寄生を免れつつ,正常な分げつを示すイネの調製にも成功しており,イネや,さらに世界規模で被害の甚大なソルガムなどのイネ科作物の育種にも繋がる重要な成果を挙げている。
中課題C「根寄生植物の宿主認識におけるストリゴラクトンの機能解析」
(宇都宮大学雑草科学研究センター 米山 弘一)
SLが蘚苔類から高等植物に至るまで広範な植物種に含まれること、予想以上に構造の多様性に富む多くの同族体から構成されるグループであることを示したこと、また、根寄生雑草の種子発芽誘導活性に対する構造活性相関を明らかにするとともに、根寄生植物の宿主選択性とSL分子種に対する感受性との関係を明らかにし、さらには、複数のSLの投与が感受性に複雑な効果を引き起こすことを示したことは、重要な知見である。宿主認識におけるSLの機能解明については方向性を明確にして今後研究を進めていく必要があろう。
中課題D「アーバスキュラー菌根菌におけるストリゴラクトン受容機構の解明」
(大阪府立大学大学院生命環境科学研究科 秋山 康紀)
標識SL誘導体を調製して、中課題Aにおける受容体追究に貢献していることをはじめ、様々なSL誘導体を調製し、イネ分げつ抑制、根寄生植物の発芽、吸器形成、AM菌の分枝誘導活性における構造活性相関研究を支えていることは高く評価できる。一方、AM菌の受容体追究に関しては、単独培養のできない共生菌の研究の難しさが大きな壁となっている感があるが、当初の目標が達成できるように受容体の構造と機能解明、それをコードしている遺伝子の解明に全力を挙げる必要があろう。