2023 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of the germination controlling mechanism of root parasitic plants by tryptophan related chemicals

Research Project

Project/Area Number	22H02276
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Meiji University
Principal Investigator	瀬戸義哉明治大学, 農学部, 専任准教授 (40620282)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	米山香織埼玉大学, 研究機構, 准教授 (20769997)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	根寄生植物 / トリプトファン / オーキシン
Outline of Annual Research Achievements	ハマウツボ科のストライガに代表される根寄生植物は、アフリカを始めとする地域で作物生産に甚大な被害をもたらしている。根寄生植物の多くは、寄生する相手の根から分泌されるストリゴラクトン（SL）を高感度に感知して発芽するという独自の発芽システムを有している。本研究では、代表者が以前に見出した、アミノ酸の一種であるトリプトファン関連分子が根寄生植物の発芽を制御する、という現象について、その分子メカニズムの解明などを進めている。研究開始当初、アセチル化されたトリプトファン（N-acetyl-tryptophan: NacTrp）が根寄生植物の発芽を誘導することを見出していたが、本実験結果については、良好な再現性を確認することが出来なくなっていた。昨年度は、この点について、改めて調査を行い、化学合成反応を行っている際の副産物が活性本体であることを示唆する結果を得た。現在、活性本体の特定に向けた研究を継続している。また、トリプトファンから生合成される植物ホルモンの一種であるオーキシン類が根寄生植物発芽後の幼根伸長を阻害するという結果に基づき、種々のオーキシン関連分子について活性評価を行った。その結果、極性輸送阻害剤が根寄生植物の幼根の屈曲を押さえるという興味深い現象を見出した。また、5位に置換基を導入したIAAアナログ分子は、シロイヌナズナに対して主根の伸長阻害作用を示さない一方で、根寄生植物に対しては、IAAと同程度に幼根伸長を阻害することを見出した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初発芽誘導活性分子として同定していたNacTrpについて、実際には合成時に得られる副産物が活性本体である可能性が示唆されている。このことから、当初の予定とは少し研究の方向性を変更することとなったが、真の活性本体を見出すことができれば、科学的にも非常に重要な知見となることが期待される。
Strategy for Future Research Activity	NacTrp合成時に得られる副産物に含まれる根寄生植物の発芽誘導活性分子の特定を目指す。活性分子が同定できた際には、本分子がストリゴラクトンの受容体に対して作用するのか否かを詳細に解析する。オーキシン類による幼根伸長阻害活性については、現在までの成果を論文としてまとめて投稿中である。今後は、根寄生植物であるヤセウツボにおけるオーキシン関連タンパク質の機能解析等も進めることにより、根寄生植物に対して特異性の高い分子の探索にも取り組んでいく。また、これまで得られた化合物の中で、IAAの5位に置換基が導入されたアナログ分子は、高等植物に対する成長阻害活性が低い一方で、寄生植物に対する活性は良好であることから、本分子の作用についてより詳細な解析を実施する。