化学的ストリゴラクトン機能制御技術の基盤構築研究

本研究では、世界的に広がる根寄生雑草(Striga)による農業被害を低減するための基礎研究を展開し、植物ホルモン制御技術開発基盤を構築する。植物の枝分かれを抑制する植物ホルモン候補物質である ストリゴラクトン(SL)は、一方でアフリカの作物生産に甚大な被害を与えているStrigaの種子を発芽させ、作物根への寄生を促進する物質でもある。その結果、Strigaは宿主作物を枯死させる。この Strigaによる根寄生を抑制するためには、宿主作物のSL生合成やStrigaのSL受容体制御技術が必要で ある。またStriga種子を宿主作物が存在しない状態で発芽させて土中で枯死させる自殺発芽促進技術も有効である。しかしこれら根寄生雑草被害防除技術開発のための化学的生物学的基盤の整備は遅れ ている。本研究では、SL生合成阻害技術の開発に加えて、SL受容体のリガンド認識機構・活性発現機構、そして植物ホルモン間クロストークによりSL機能を制御可能なジベレリンやエチレン両ホルモン受容体の認識機構を、新規リガンド開発と結晶構造学を中心に解明し、Striga制御技術開発基盤の構築と展開を行うことを目的として、研究を行なった。受容体結合サイトには銅イオンが存在する。そこで銅イオンへの親和性を調べたところ、エチレン活性化合物は銅へのキレート効果を示すことを見出した。この機能とエチレン活性には関連があると考えている。またイネストリゴラクトン受容体へと結合する共有結合阻害剤が、ストライガのストリゴラクトン受容体にも結合することを見出した。この結果はイネの結果を利用した根寄生雑草発芽制御剤の開発が可能であることを示唆する結果である。

本研究では、世界的に広がる根寄生雑草(Striga)による農業被害を低減するための基礎研究を展開し、植物ホルモン制御技術開発基盤を構築する。植物の枝分かれを抑制する植物ホルモン候補物質である ストリゴラクトン(SL)は、一方でアフリカの作物生産に甚大な被害を与えているStrigaの種子を発芽させ、作物根への寄生を促進する物質でもある。その結果、Strigaは宿主作物を枯死させる。この Strigaによる根寄生を抑制するためには、宿主作物のSL生合成やStrigaのSL受容体制御技術が必要で ある。またStriga種子を宿主作物が存在しない状態で発芽させて土中で枯死させる自殺発芽促進技術も有効である。しかしこれら根寄生雑草被害防除技術開発のための化学的生物学的基盤の整備は遅れ ている。本研究では、SL生合成阻害技術の開発に加えて、SL受容体のリガンド認識機構・活性発現機構、そして植物ホルモン間クロストークによりSL機能を制御可能なジベレリンやエチレン両ホルモン受容体の認識機構を、新規リガンド開発と結晶構造学を中心に解明し、Striga制御技術開発基盤の構築と展開を行うことを目的として、研究を行なった。受容体結合サイトには銅イオンが存在する。そこで銅イオンへの親和性を調べたところ、エチレン活性化合物は銅へのキレート効果を示すことを見出した。この機能とエチレン活性には関連があると考えている。またイネストリゴラクトン受容体へと結合する共有結合阻害剤が、ストライガのストリゴラクトン受容体にも結合することを見出した。この結果はイネの結果を利用した根寄生雑草発芽制御剤の開発が可能であることを示唆する結果である。