ポイント
- 気孔開口を抑える薬剤として、アブラナ目植物の天然物のイソチオシアネート類であるベンジルイソチオシアネート(BITC)を同定した。
- BITCの作用点として、「気孔開口のエンジンとなる細胞膜プロトンポンプの活性化抑制」を明らかにした。
- BITCの分子構造を改良し、抑制活性を大幅に強化したスーパーイソチオシアネート(スーパーITC)を開発した。
- スーパーITCは、植物ホルモンのアブシジン酸(ABA)をしのぐ気孔開口抑制活性を持ち、かつ、作用時間の長期化や副作用軽減の優位性も示すことが分かった。
- スーパーITCが、切花のしおれ抑制や土植え植物の乾燥耐性付与の効果を持つことを実証した。
東海国立大学機構 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所(WPI-ITbM)の木下 俊則 教授、佐藤 綾人 特任准教授、相原 悠介 特任講師らの研究グループは、関西学院大学 理学部 村上 慧 准教授らとの共同研究により、植物の気孔開口を抑制する天然物を発見し、これをもとに活性を大幅に向上した分子の開発に成功しました。
本研究では、気孔開口阻害剤としてアブラナ目植物に含まれる天然物のベンジルイソチオシアネート(BITC)を新たに見いだしました。この化合物は、気孔の開口のエンジンとなる細胞膜プロトンポンプの働きを抑制することで、気孔が開かないようにすることが分かりました。さらに、BITCの分子構造をさまざまに改変し、天然物の最大66倍も強力な気孔の開口抑制活性を示し、かつ副作用の少ない「スーパーITC」分子の開発に成功しました。
これらの化合物をキクの切花や土植えのハクサイに散布したところ、乾燥による葉のしおれが抑制されることが明らかとなりました。切花や生け花の鮮度保持剤や農作物の乾燥耐性付与剤としての利用が期待されます。
本研究成果は、2023年5月15日(日本時間)付イギリス科学誌「Nature Communications」でオンライン公開されます。
本研究は、科学技術振興機構(JST) ACT-X「生命と化学」[JPMJAX1911:相原 悠介]、さきがけ「植物分子の機能と制御」[JPMJPR22D1:相原 悠介]、先端的低炭素化技術開発(ALCA)[JPMJAL1011:木下 俊則]、基盤研究(S)[20H05687:木下 俊則]、学術変革領域研究(A)[20H05910:木下 俊則]のもとで行われたものです。
<プレスリリース資料>
- 本文 PDF(597KB)
<論文タイトル>
- “Identification and improvement of isothiocyanate-based inhibitors on stomatal opening to act as drought tolerance–conferring agrochemicals.”
- DOI:10.1038/s41467-023-38102-7
<お問い合わせ先>
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<研究に関すること>
相原 悠介(アイハラ ユウスケ)
東海国立大学機構 名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所
(WPI-ITbM) 特任講師
E-mail: yaiharabio.nagoya-u.ac.jp
木下 俊則(キノシタ トシノリ)
東海国立大学機構 名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所
(WPI-ITbM) 教授
Tel:052-789-4778 Fax:052-789-4778
E-mail: kinoshitabio.nagoya-u.ac.jp
村上 慧(むらかみ けい)
関西学院大学 理学部 准教授
Tel:079-565-7601 Fax:079-565-7605
(Tel・Faxは神戸三田キャンパス事務室 学部運営・入試課となります)
E-mail: kei.murakamikwansei.ac.jp
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