ダイズ根圏に殺虫活性物質オカラミンを発見
―土の中の遺産「根圏ケミカル」をメタボローム解析で明らかに―

Press Release

Metabolome analysis identified okaramines in the soybean rhizosphere as a legacy of hairy vetch

Nozomu Sakurai, Hossein Mardani Korrani, Masaru Nakayasu, Kazuhiko Matsuda, Kumiko Ochiai, Masaru Kobayashi, Yusuke Tahara, Takeshi Onodera, Yuichi Aoki, Takashi Motobayashi, Masakazu Komatsuzaki, Makoto Ihara, Daisuke Shibata, Yoshiharu Fujii, Akifumi Sugiyama

Frontiers in Genetics 11, 114 (2020) DOI:10.3389/fgene.2020.00114

プレスリリース資料

根圏は植物の生育や作物生産に極めて重要な土壌領域であり、根圏の微生物叢と植物生育のかかわりについて世界的に研究が盛んです。しかし、根圏での植物と微生物の相互作用に重要な役割を担う「根圏ケミカル(代謝物)」は、土壌での安定性・含量が低いことなどにより、十分理解が進んでいません。京都大学生存圏研究所 杉山暁史 准教授、中安大 同特任助教、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所 櫻井望 特任准教授(前所属:かずさDNA研究所 メタボロミクスチーム長)、東京農工大学大学院農学研究院 藤井義晴 教授、Hossein Mardani Korrani同研究員、近畿大学農学部 松田一彦 教授らの研究グループは、微量なサンプルを用いて網羅的に代謝物を解析できるメタボローム解析を行った結果、マメ科植物のヘアリーベッチ栽培後の土壌に、ペニシリウム属のカビ(Penicillium simplicissimum)をオカラ上で培養したときに得られるオカラミンという殺虫活性物質の一群を見出しました。自然界でオカラミン類が発見されたのはこれが初めてです。さらに、ヘアリーベッチとダイズを11年間輪作で育てている圃場においても、ダイズ根圏でオカラミンが殺虫活性を有する濃度で検出されました。これは、ヘアリーベッチが土壌に残したオカラミンやオカラミン生合成微生物が、「遺産」としてダイズに受け渡され、ダイズの生育に有利な環境を作っている可能性が考えられます。今後、オカラミンをダイズなどの作物生産へ活用することが期待されます。

本研究成果は、2020年2月24日に国際学術誌「Frontiers in Genetics」にオンライン掲載されました。

本研究は、JST CREST 研究領域「環境変動に対する植物の頑健性の解明と応用に向けた基盤技術の創出」の支援を受けて行われました。

国立遺伝学研究所 櫻井望特任准教授(前職:かずさDNA研究所)の貢献
代謝成分を網羅的に解析する「メタボローム解析」を実施し、数百の候補成分の中から、注目する成分としてオ カラミンを選抜しました。
メタボローム解析では、存在は確認できるもののその正体がすぐにはわからない「未知の成分」が多数検出され ます。未知成分の正体を明らかにする(同定する)ためには、その成分を高度に精製した純品を準備する必要が あり、大きなコストと時間がかかります。このため、どの候補成分に着目するかを見極めることが研究の成否を 分けるたいへん重要なポイントであり、メタボローム解析の最大の律速となっています。本研究では、分析装置 から出力されたデータを、独自に開発した高精度なデータ解析プログラムやデータベースを駆使して解析し、オ カラミンに狙いを定めました。国内に純品を所持している研究者が見つかったこともあり、分析データの取得か らわずか6か月でオカラミンの同定に成功しました。このメタボロームデータ解析技術を用いることで、今後、他 の有用な未知成分の同定や利活用が進むと期待されます。

▶本成果におけるメタボローム解析の基盤となった解析ツールやデータベースは下記のサイトから入手できます。
KOMICS(The Kazusa Metabolomics Portal)
食品メタボロームレポジトリ(Food Metabolome Repository)

Figure1

図: ヘアリーベッチが土壌に残したオカラミンやオカラミン生合成微生物が、 「遺産」としてダイズに受け渡され、ダイズの生育に有利な環境を作っている可能性が示唆された


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