Structural diversity of phytoalexins and their metabolism by pathogens

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K05050
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 長谷川 守文 茨城大学, 農学部, 教授 (80311588)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: フィトアレキシン / ファイトアレキシン / イネ / テルペノイド / いもち病菌

Outline of Annual Research Achievements

イネフィトアレキシンの病原菌による代謝を研究するためには，病原菌を培養している培地中にフィトアレキシンを添加して微生物によって変換された代謝産物を検出し，その化合物を精製して構造を決定する必要がある．そのためにはイネフィトアレキシンを物質として十分な量入手する必要がある．イネのフィトアレキシンとして知られるモミラクトン A, B はイネ葉片においては病原菌の感染や紫外線照射などの非生物的ストレスを受けたときにのみ生合成されるが，イネ籾殻においては構成的に多量に蓄積することが知られているため，イネ籾殻をメタノール抽出，酢酸エチル抽出，シリカゲルカラムクロマトグラフィー，逆相 HPLC によってモミラクトン A, B の精製を行った．
イネの根における新規ファイトアレキシンの探索を行うためには，LC/MS や GC/MS を用いた分離能の高い代謝物プロファイリングの方法を確立する必要がある．従来の研究では ODS カラムを用いた LC/MS による分析で紫外線照射によってフィトアレキシンの生産を誘導したイネ葉の抽出物と紫外線未照射のコントロールのイネ葉抽出物を分析し，それらの LC/MS クロマトグラムの違いによって紫外線照射特異的に誘導される物質の検出を行っている．この従来の方法ではピークの分離がやや不十分な場合もあったため，より高分離条件での LC/MS 測定ができる方法を検討した．まず，従来よりも長いカラムを用いた LC/MS 分析の検討を行ったが，今のところ適切な分析条件を確立するまでには至っていない．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

今年度に実施した内容は本格的な研究を進めるための準備段階の研究のみであり，実質的な研究をほとんど進めることができなかったため，「遅れている」と自己評価せざるを得なかった．大学における実験科学系の研究は卒業論文研究を行う学部学生や大学院生に負うところが大きいが，今年度は研究代表者の研究室の所属学生がいなくなってしまい，実際に実験を行える人手がいなかったことが一番の原因である．研究代表者自身は研究以外の大学の教育・校務に多くの時間が取られてしまったことや視力が悪いということもあり，多くの実験を行うことはできなかった．

Strategy for Future Research Activity

研究の進捗を遅らせていた最大の原因であった研究室所属学生がいないという問題は 2024 年度は解消する見込みである．2024 年度には 4 名の学生が研究室に配属されたため，この研究課題に一緒に取り組んでくれる学生も 2 名確保できる予定である．
イネの根や他の植物における新規フィトアレキシンの発見を行うためにはフィトアレキシンの効率的な誘導法が必須である．研究代表者らは長年紫外線照射を用いてフィトアレキシンの誘導を行ってきた．この方法は簡便で効率的な方法であり，現在イネ葉のフィトアレキシンに関する研究においては研究代表者以外の研究者にも広く用いられる方法となっている．もともとイネフィトアレキシンの紫外線照射による誘導法は 1988 年に報告された方法であるが，それから三十年以上の間にはフィトアレキシンを誘導する物質（エリシター）に関する知見は非常に多く蓄積してきている．これらの知見を有効に使って紫外線照射よりも効率的なフィトアレキシンの誘導法を確立することができれば，今後の研究を大きく加速することが可能となる．現在，いくつか見込みのあるエリシターの候補を考えている．

Causes of Carryover

当初の計画では備品としてフラッシュクロマトグラフシステムを購入する予定であったが，それを購入すると本研究遂行のための必須の装置である NMR の維持に必要な液体ヘリウムの経費を捻出することが困難になってしまうため，今年度は備品の購入を断念し，液体ヘリウムの経費に充てることとした．結果として，当初見込み額よりも少ない経費支出となった．近年，液体ヘリウムの価格が急激に上昇しているため，次年度以降も当初の想定よりも多額の経費（おそらく 100 万円以上）が液体ヘリウム経費として必要となってくることが予想されている．今年度使われなかった経費については，この液体ヘリウム経費に充てる予定である．