九州大学
自然科学研究機構 基礎生物学研究所
ポイント
-
① 雑草を枯らさず成長を抑制する毒性のない抑草剤の開発は環境保全の観点からも重要である。しかし従来の抑草剤は枯死を伴う除草剤の作用を減弱したものがほとんどである。
-
② 植物の根に対する成長抑制や枯死を伴わない強力な重力屈性阻害剤の開発に初めて成功した。
-
③ 雑草の根張りを浅くして養分・水分の吸収を抑制することによる抑草剤の開発に繋がり、環境調和型の緑化調整が可能となる。
概要
雑草の管理は農地のみならず、宅地、線路、土手、道路法面、河川敷など多方面で課題となっています。雑草の刈り取りには多大なコストが発生し、除草剤による枯死は、景観悪化だけでなく地盤の軟弱化、保水力低下など環境問題を招きます。したがって適度な緑化を維持しつつ雑草の増殖を抑制することが望まれますが、従来の抑草剤は除草剤を減弱させたものにすぎず、根本的な解決に至っていません。
本研究では植物の根が成長する方向を攪乱させる化合物BMAの開発に成功しました。BMAは成長抑制を伴わず、きわめて低濃度で重力方向に向かって成長する能力を低下させます。
九州大学先導物質化学研究所の新藤充教授、岩田隆幸助教、基礎生物学研究所の森田（寺尾）美代教授、西村岳志助教、および東京農工大学大学院農学研究院の藤井義晴教授、和佐野直也博士（当時）の研究グループは、アレロケミカル（※１）の研究過程でシス桂皮酸（※２）の成長制御抑制作用を発見し、この化学構造を変換して、成長抑制を伴うことなく根が重力方向へ向かう活性を阻害する化合物BMAの開発に成功しました。さらに作用機構解析から、BMAは植物ホルモンであるオーキシンの制御に影響を与えるが、従来の（成長に対する毒性も伴う）オーキシン関連の阻害剤とは作用機構が異なることを突き止めました。
BMAによって根は地中深く潜らず根張りが浅くなると考えられ、養分や水分の吸収が抑えられると予想されます。一方で根の成長は抑制されないため、環境調和型抑草剤としての利用が期待されます。さらに、水分吸収の抑制で甘みを増す野菜類の成長調節剤としての活用も期待できます。学術的には、重力の方向へ向かって成長する機構の解明に役立つ化学ツールとして利用価値があると考えられます。
本成果はSpringer Nature社のOA誌であるScientific Reportsに2023年3月30日に掲載されました。
BMAによる重力屈性阻害
寒天培地上にレタスを発芽させ、横倒しにすることで重力方向を変化させると、根は重力方向に向かって成長方向を変化させる（根の重力屈性）。BMAを含む培地では10 nMという低濃度でも屈性しない。ここで10 nMとは3 ppb（1 ppbは10憶分の１）であり、水１LにBMAを0.003 mg溶かした濃度に相当する。
