寄生植物ストライガを制御する機能性分子の開発

寄生植物ストライガはイネやトウモロコシ、ソルガムなどの農作物に寄生し収量を大幅に減少させることから、アフリカを中心に大きな農業被害を及ぼしている。その被害は年間約1兆円を超え、早急に解決すべき問題となっている。ストライガは宿主植物が土壌中に放出している分子「ストリゴラクトン」を認識して発芽する。これまでに、ストリゴラクトンの働きを蛍光により可視化する分子プローブYLGを開発し、これを用いることでストライガのもつストリゴラクトン受容体を明らかにすることができた。また、前年度、YLGの蛍光を指標として、ストリゴラクトン受容体のはたらきを制御する分子を探索することで、ストライガの発芽阻害分子SGI-3を見いだすことに成功している。本年度は、SGI-3の構造活性相関を明らかにするとともに、LCMSを用いた詳細な解析を行うことで、SGI-3の発芽阻害メカニズムを明らかにした。普通の植物ではストリゴラクトンは枝分かれを抑制する植物ホルモンとしてはたらく。そのため、ストリゴラクトン受容体D14の機能を阻害する分子の開発は、植物の枝分かれの人口制御を可能にすると考えられる。そこで、ストリゴラクトン受容体のはたらきを可視化する分子YLGの蛍光を指標に、D14の機能を阻害する分子を探索した。膨大な数の化合物を評価することで、D14の阻害剤DL1を見出すことができた。DL1は内在性のストリゴラクトンと競合することで、ストリゴラクトンのシグナル伝達を阻害し、植物の枝分かれを増加させるはたらきをもつことがわかった。本分子はモデル植物のシロイヌナズナだけでなく、実用作物であるイネにも効果を示すため、作物の収量増加やバイオマス増産などに貢献すると期待できる。さらに、DL1をシード化合物としてその構造を最適化することで、DL1よりも高活性な誘導体BrNaph-DL1の開発にも成功している。

寄生植物ストライガはイネやトウモロコシ、ソルガムなどの農作物に寄生し収量を大幅に減少させることから、アフリカを中心に大きな農業被害を及ぼしている。その被害は年間約1兆円を超え、早急に解決すべき問題となっている。ストライガは宿主植物が土壌中に放出している分子「ストリゴラクトン」を認識して発芽する。これまでに、ストリゴラクトンの働きを蛍光により可視化する分子プローブYLGを開発し、これを用いることでストライガのもつストリゴラクトン受容体を明らかにすることができた。また、前年度、YLGの蛍光を指標として、ストリゴラクトン受容体のはたらきを制御する分子を探索することで、ストライガの発芽阻害分子SGI-3を見いだすことに成功している。本年度は、SGI-3の構造活性相関を明らかにするとともに、LCMSを用いた詳細な解析を行うことで、SGI-3の発芽阻害メカニズムを明らかにした。普通の植物ではストリゴラクトンは枝分かれを抑制する植物ホルモンとしてはたらく。そのため、ストリゴラクトン受容体D14の機能を阻害する分子の開発は、植物の枝分かれの人口制御を可能にすると考えられる。そこで、ストリゴラクトン受容体のはたらきを可視化する分子YLGの蛍光を指標に、D14の機能を阻害する分子を探索した。膨大な数の化合物を評価することで、D14の阻害剤DL1を見出すことができた。DL1は内在性のストリゴラクトンと競合することで、ストリゴラクトンのシグナル伝達を阻害し、植物の枝分かれを増加させるはたらきをもつことがわかった。本分子はモデル植物のシロイヌナズナだけでなく、実用作物であるイネにも効果を示すため、作物の収量増加やバイオマス増産などに貢献すると期待できる。さらに、DL1をシード化合物としてその構造を最適化することで、DL1よりも高活性な誘導体BrNaph-DL1の開発にも成功している。