植物の繁栄を支える菌根菌共生の起源 植物ホルモンであるストリゴラクトンの祖先的機能の解明

植物の繁栄を支える菌根菌共生の起源植物ホルモンであるストリゴラクトンの祖先的機能の解明

2022年7月13日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇生命科学研究科　教授　経塚淳子

【発表のポイント】

ほとんどの植物は土壌中の养分を効率よく吸収するためにアーバスキュラー菌根菌（础惭菌）^*1と共生しています。
植物は根からシグナル物质ストリゴラクトン（厂尝）^*2を分泌し、础惭菌との共生を促します。
厂尝は种子植物では成长を调节する植物ホルモンとしても働きます。
厂尝のこの2面的机能の起源について、シグナル物质としての机能は陆上植物の共通祖先で进化し、植物ホルモンとしての机能は种子植物の共通祖先において进化したと考えられることを証明しました。

【概要】

约5亿年前に陆上に进出した植物にとって、栄养が乏しい陆上で栄えるためには础惭菌との共生が必须でした。现在も80％以上の植物が础惭菌と共生しています。植物は、シグナル物质として厂尝を根から分泌し、础惭菌に働きかけて植物との共生を促しています。厂尝はまた、植物体内では植物ホルモンとして働き、植物の成长を制御します。このように土壌中でのシグナル物质と植物ホルモンという2面的机能をもつ厂尝ですが、これまでその起源は知られていませんでした。东北大学大学院生命科学研究科の経塚教授らのグループは、コケ植物を用いた研究から、陆上植物の共通祖先が获得した土壌中でのシグナル物质が厂尝の起源であり、厂尝が分泌されることで础惭菌共生が可能となったこと、さらには种子植物の共通祖先が厂尝受容体遗伝子を获得したことで植物ホルモンとして机能するようになったことを実験的に証明しました。本研究は、陆上植物が繁栄し地球を緑の惑星にすることができた理由の端绪を明らかにした画期的な成果です。

本研究結果は、7月8日のNature Communications誌（電子版）に掲載されました。

図：厂尝は陆上植物の共通祖先で根圏シグナル物质として起源し、种子植物の祖先で受容体ができたことにより植物ホルモンとしても働くようになり、二面的机能を获得した。

【用语解説】

*1アーバスキュラー菌根菌（础惭菌）：植物の根に共生する菌类（糸状菌）である。植物の根に侵入した菌糸は细胞内で菌糸を细かく枝分かれさせ、树枝状体を形成する。础惭菌は主にリン酸を植物に供给し、植物から糖や脂质を受け取る。

*2ストリゴラクトン（SL）：植物体内で作られる化学物質。5員環ラクトン（メチルブテノライド）がエノールエーテル結合した部分構造をもつ。これまでに様々な植物種の根浸出液から30種類以上が単離?同定されており、ストリゴラクトンはそれらの総称である。本研究でフタバネゼニゴケから単離されたSLはこれまでに報告されていない新規な構造である。

详细（プレスリリース本文）