D-amino acids-induced root abscission in the water fern Azolla

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K06339
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 山崎 秀雄 琉球大学, 理学部, 教授 (40222369)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: D-アミノ酸 / 環境応答 / 絶滅危惧種 / 信号伝達系 / 精神薬 / Azolla

Outline of Annual Research Achievements

アカウキクサは、環境変化を検知すると根や葉を自切して分離拡散し、栄養生長によって分布域を拡大する特異な性質がある。この環境応答特性がアカウキクサの大量発生と広域分散を可能にしていると考えられる。本研究の目的は、D-アミノ酸によって誘導されるアカウキクサ器官脱離のメカニズムを明らかにし、今後の生物防除・繁殖制御に資する学術基盤を確立する事である。前年度までで、Ｄ-アミノ酸の中で、Ｄ-セリンに強い根脱離誘導作用があることが明らかになった。Ｄ-セリンは、ヒト神経系のN-メチル-D-アスパラギン酸（NMDA）型グルタミン酸受容体のアゴニストとして知られている。多くの精神薬は、この受容体に作用すると考えられている。そこで、アカウキクサ根脱離反応に対する各種精神薬の作用効果を詳細に検討した。統合失調症治療薬、ADHD治療薬、向精神薬、パーキンソン病治療薬として知られている12種類の化合物について作用効果を調べた。検討した精神薬の中で、ハロペリドール、リスペリドン、クエンチアピンにおいて、高い脱離率を示す効果が認められた。次に、抗精神薬のD-セリン誘導性根脱離応答の阻害・抑制効果を調べた。精神薬で前処理を行った後、D-セリン誘導性の根脱離応答反応に対する効果を観察した結果、デキストロメトルファン、クロロプロマジン、ブロナンセリン、ミノサイクリンに顕著な抑制効果が見られた。これらの精神薬はNMDA型グルタミン酸受容体を阻害し、興奮性神経伝達を抑制していると考えられている。得られた結果は、アカウキクサの根脱離応答とヒト興奮性神経伝達系との機構上の類似性を示唆していると考えられる。