プレスリリース
(研究成果)大量合成可能なジャガイモシロシストセンチュウ ふ化促進物質を発見

開発の社会的背景

ばれいしょの世界的な重要害虫の一つ、ジャガイモシロシストセンチュウGlobodera pallida(以下、Gpと略。図2)が2015年に国内で初めて確認され、ばれいしょの健全生産が脅かされる懸念から大きな問題になりました。翌年からは、植物防疫法に基づいて「緊急防除²⁾」が開始され、「寄主植物栽培の禁止」や「土壌が付着する植物地下部等の移動制限」などのまん延を防ぐ対策とともに、Gpの密度を減らす防除対策も行われています。この防除では、捕獲作物と呼ばれる「Gpの密度を減らす効果がある植物」を用いた防除技術が開発され、実用されています。しかし、Gpのような難防除害虫に対しては、複数の防除技術を組み合わせて対策を実施することが重要なため、新たな防除技術の開発が必要とされました。

研究の経緯

Gpは、寄生・増殖できる植物が少なく、好適な寄主植物はばれいしょやトマトに限られます。これらに確実に寄生して増殖するために、Gpはそれらの根から分泌される特有の物質「ふ化促進物質」に反応してふ化する特性を有しています。
ふ化促進物質としてはこれまでにソラノエクレピンA(図3)およびBが同定されており、極めて低濃度でも卵が反応し、ほとんどがふ化します。しかし、ふ化した幼虫は寄主植物に寄生できなければ、数週間で寄生活性を失うため、この特性を防除に活用する試みが以前から行われてきました。
すなわち、合成したふ化促進物質を用いて、寄主植物が存在しない条件下でGpをふ化させることができれば、効率的にGpを低減させることが期待できます。しかし、ソラノエクレピン類は化学構造が極めて複雑なため、合成することが困難で、実用化には至っていませんでした。
そこで我々は、寄主植物由来に限らず、大量合成が可能な単純構造のふ化促進物質を見出し、防除に活用することを目的として研究を開始しました。

研究の内容・意義

まず、東京大学創薬機構が所有する化合物ライブラリー「コアライブラリー」に所蔵される9,600種の化合物を用いて、Gpに対するふ化促進活性を評価した結果、9種類の化合物でGpのふ化を促進する効果が認められました。次に、これら9化合物と化学構造が類似する物質を市販品から191化合物抽出し、ふ化促進活性を調査した結果、「5,5-ジメチル-4-フェニルピロリジン-2-オン」(図3)がGpを約90%ふ化させる高い活性を有することが明らかになりました。この化学構造は比較的単純で、大量合成も見込めました。
そこで、この物質と化学構造が類似する化合物をさらに210点合成し、活性を評価した結果、多くの活性物質が確認されました。中には、濃度が1mlあたり10ng(1億分の1g)という極めて低い濃度でもGp卵を90%以上ふ化させる高活性物質も複数含まれていました。
このうち、ふ化促進活性が高く、化学構造から低コストでの合成が可能と判断された「5,5-ジメチル-4-(p-トリル)ピロリジン-2-オン」(図3)を合成し、Gpが発生する畑に処理した結果、1m²あたり300mgという少ない投入量でも土壌中のGp密度を83～95%減少させ、さらに3mgという極めて少ない投入量でも有意な密度低減効果が確認されました(図4)。
これにより、Gpのふ化をコントロールし、自殺ふ化に追い込んで密度を低減させるという、全く新しい防除法が実現可能であることが示されました。本成果は今後、効率的にGp密度を低減させられる新たな防除技術の開発に繋がると期待されます。

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今後の予定・期待

本研究により発見された単純構造のふ化促進物質は、大量合成が可能と見込まれており、実用的なGp防除剤としての開発が期待されます。また、Gpは世界各地で問題になっていることから、本法は海外においても広くGp課題の解決に貢献できると期待されます。
今後は、様々な土壌条件や気象条件下での効果の検証、最適な施用方法の確立、自然生態系への影響評価(安全性確認)などを進め、実用的なGp防除技術として完成させていく予定です。この新たな防除技術が実用化されることで、より効率的かつ確実なGp防除が可能になり、持続可能なばれいしょ生産の維持・確立に大きく寄与すると期待されます。

用語の解説