植物および担子菌類由来の寄生成立撹乱物質による根寄生雑草撲滅法の開発

开发利用源自植物和担子菌的寄生干扰物质根除根部寄生杂草的方法

• 批准号: 20K05864
• 负责人: 上野 琴巳
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05864/
• 关键词: 根寄生雑草; 担子菌類抽出物; 幼根伸長阻害; 吸器形成; 種子発芽阻害; 天然物化学; 幼根伸長阻害物質; 担子菌類

世界の食糧危機が問題となっている昨今、ハマウツボ科植物による寄生被害が農作物の生産を低下させる原因のひとつとなっている。ストライガ属やオロバンキ属植物に代表される根寄生雑草は、人間の目では確認できない地下部で宿主に寄生するため物理的な方法で取り除くことが難しく、化学的な手法で防御するのが一番と考えられている。これまで宿主植物が存在しない環境で根寄生雑草を発芽させ枯死に至らしめるという方法が研究開発されてきたが、実用化には至っていない。そこで本研究では視点を変え、化合物処理によって寄生プロセスを阻害する方法を開発することにした。発芽した根寄生雑草は幼根を伸長させ、先端に吸器という器官を形成する。その過程において、もし化合物で幼根の伸長を阻害することができれば、宿主植物は寄生を免れるのではないかと考えた。そのような化合物を得るために、化合物の構造が多様である担子菌類の二次代謝産物ライブラリをスクリーニングし、得られた５種の菌株を培養して幼根伸長阻害物質の単離同定を進めてきた。うち３種の菌株からは既知の幼根伸長阻害物質がそれぞれ１つあるいは２つ昨年度までに同定されていたが、本年度はそのうち２種の菌株で新たな活性化合物を４～６つ追加で同定することができた。また、昨年度新規化合物を単離した菌株からは更に同様の新規化合物を６種ほど得られた。そして化合物の単離に未着手であった１種の菌株から１つの新規化合物が同定された。これら化合物の活性はin vitroのみの試験でとどまっていたが、本年度からフィールド試験の前段階としてポット試験の検討を始めた。また、本研究を通して明らかになってきた幼根伸長阻害物質の構造の共通性から作用するような化合物をデザインし合成したところ、実際に幼根伸長を阻害したという結果も得られた。

近年来，全球粮食危机已成为一个问题，鸡蛋中植物造成的寄生损害一直是降低作物产量的原因之一。根本寄生的杂草，例如striga和orobanci植物，在人眼看不到的地下区域中寄生寄主是很难通过物理方法去除的，并且被认为是最佳的化学方法保护。到目前为止，在不存在寄主植物的环境中，已经进行了研发来发芽并导致根寄生杂草死亡，但尚未将其用于实际使用。因此，在这项研究中，我们决定改变我们的观点，并开发一种通过复合处理抑制寄生过程的方法。发芽的根寄生虫杂草延伸了根，并形成一个器官，称为尖端。在此过程中，我们认为，如果化合物可以抑制转子的伸长，则寄主植物将能够逃脱寄生。为了获得此类化合物，已经筛选了具有不同结构的基本菌的继发代谢物文库，并且已经培养了五种获得的菌株以隔离和鉴定辐射延伸抑制剂。直到去年，已经从三种菌株中鉴定出一种或两个已知的隆突伸长抑制剂，但是今年，我们能够在其中两种菌株中识别四种或六种新的活性化合物。此外，从去年隔离新化合物的菌株中获得了大约六种新化合物。然后，从尚未开始隔离化合物的一种菌株中鉴定出一种新型化合物。这些化合物的活性仅限于仅体外测试，但是从今年开始，我们开始将锅测试作为现场测试的初步阶段。此外，当我们设计和合成对通过这项研究揭示的辐射延长抑制剂结构的共同点作用时，我们还获得了它们实际上抑制了辐射延长的结果。

项目成果

Phanerochaete calotrichaが生産するヤセウツボ幼根伸長阻害物質の単離同定

一种抑制棕毛毛平革菌棕榈根伸长物质的分离鉴定

• 发表时间: 2022
• 作者: 上田尚弥;石原 亨;上野琴巳
• 通讯作者: 上野琴巳