イネのアレロパシーを利用した環境配慮型農業の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05598
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 加藤 尚 香川大学, 農学部, 教授 (50222196)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 環境配慮型農業 / アレロパシー / イネ / イヌビエ

Outline of Annual Research Achievements

我々は，イネは根からアレロパシー物質モミラクトンを分泌していることを発見し，モミラクトン欠損変異体イネの研究等から，モミラクトンはイネの主要なアレロパシー物質であることを明らかにした．また，イヌビエはイネ栽培の主要雑草であるが，イヌビエの根分泌物をイネに与えるとイネのアレロパシー活性が約４倍増加することを見いだした．本研究では，イヌビエの根分泌物のなかでイネのアレロパシー活性を増加させる主成分（物質Ｘ）を明らかにし，その増加の仕組みを解明することである．当該年度は，イヌビエ根分泌物に含まれイネのアレロパシーを増加させる主成分（物質Ｘ）を明らかにする．そのため，イヌビエを無菌的に水耕栽培し，水耕栽培液を十分量集めた．水耕栽培液はハイポーラスポリマーで濃縮し，その後シリカゲルクロマトグラフィー，セファデックスLH-20クロマトグラフィー，C18カーボンカートリッジで順次分離した．それらの各分離段階では，すべての分離画分のイネのアレロパシー誘導活性を測定し，アレロパシー誘導活性のあった画分を次のクロマトグラフィーに供することで物質Ｘの分離精製を試みた．なお，アレロパシー誘導活性は，分離画分をイネ芽生えに与えて，イネのアレロパシー活性を測定することで決定した．現在，物質Ｘの分離の最終段階であり，高速液体クロマトグラフィー（HPLC）による分離を行っており，アレロパシー誘導活性をもつ物質のピークをHPLCのクロマトグラム上で特定することができている．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度の目的は，イヌビエ根分泌物に含まれイネのアレロパシーを誘導する主成分（物質Ｘ）の分離精製を行うことである．現在までに，イヌビエ根分泌物を含むイヌビエ水耕栽培液を集め，その水耕栽培液を各種のクロマトグラフィーで順次分離した．物質Ｘを確実に分離するために，各クロマトグラフィーでの分離後，すべての分離画分のアレロパシー誘導活性を測定し，アレロパシー誘導活性のあった画分を次のクロマトグラフィーに供することで物質Ｘの分離精製を試みた．現在，物質Ｘの分離精製の最終段階である．高速液体クロマトグラフィー（HPLC）による分離を行っており，アレロパシー誘導活性をもつ物質のピークをHPLCのクロマトグラム上で特定することができている．

Strategy for Future Research Activity

イヌビエ根分泌物に含まれイネのアレロパシーを誘導する主成分（物質Ｘ）の物質Ｘの分離の最終段階まで進んでいる．精製単離した物質Ｘは，質量分析，H-NMR，C-NMRのスペクトルデータ等をもとに構造を決定するが，分析に必要な物質量を集める必要がある．そのため，物質Ｘの物質量が十分でない場合，再度イヌビエ水耕栽培液を集め物質Ｘの精製単離を行う必要がある．構造解析に必要な物質量が集めることができれば，質量分析，H-NMR，C-NMRのスペクトルデータ等をもとに物質Ｘの構造を決定する．

また今後，物質Ｘによるイネのアレロパシー活性の誘導がモミラクトンの分泌量の増加で説明できるのかどうかを検証する予定である．そのため，物質Ｘをイネ（コシヒカリ）芽生えに投与して，モミラクトンの生合成と根からの分泌量を測定することで，物質Ｘによるイネのアレロパシー活性の増加が，モミラクトンの分泌量の増加で説明できるかどうかを検証する．さらに，モミラクトン欠損変異体イネ（cps4, ksl4）は，モミラクトン生合成能力を失っているが，物質Ｘをこれらのイネに与えてアレロパシー活性の変動の有無を観察する．イヌビエの根分泌物をイネに与えるとイネ（コシヒカリ）のアレロパシー活性が増加するが，これらのモミラクトン欠損変異体イネでアレロパシー活性の変動がなければ，物質Ｘによるイネのアレロパシーの増加にモミラクトンの生合成が重要な役割を持っていることが証明できる．

Causes of Carryover

新型コロナの影響などで予定していた国際学会やその他の研究集会への出席ができなかった．