自然界の植物は、細胞が壊れたときに放出される細胞壁由来のオリゴ糖^注1）を「体が傷ついた指標」として認識します。また植物の病原菌には甲殻類由来のオリゴ糖と同じ成分が含まれていることから、植物が甲殻類オリゴ糖を認識すると、「免疫力」を高める遺伝子が活性化されます。北海道大学、名古屋大学などの研究グループは、オリゴ糖の効率的な合成法の開発、植物へのオリゴ糖の作用や認識機構の解析を行いました。これらの知見を生かして開発されたバイオスティミュラント^注2）資材が、株式会社レゾナックより製品化されました。

名古屋大学大学院生命農学研究科の竹本 大吾 教授、スレイニッチ プリング 博士前期課程学生、北海道大学触媒科学研究所の福岡 淳 教授、シュロトリ アビジット 助教、北海道大学大学院理学研究院の佐藤 長緒 准教授、高木 純平 助教らの研究グループは、株式会社レゾナックとの共同研究により、甲殻類および植物から水溶性オリゴ糖を選択的に合成する方法を確立し、それらオリゴ糖の混合物を植物に与えることで、植物の成長や免疫力を促進することを見出しました。
これらの研究成果を背景に、株式会社レゾナックより、バイオスティミュラント資材が製品化されました。
関連する研究成果は、これまでに国際科学雑誌「ChemSusChem」、「Angew. Chem. Int. Ed.」、「Physiologia Plantrum」誌などに掲載されています。

【ポイント】

・触媒^注3）とメカノケミカル法^注4）を組み合わせてオリゴ糖の効率的合成法を開発した。
・植物の細胞壁由来のオリゴ糖を植物が認識する機構を解明した。また植物由来オリゴ糖と甲殻類由来オリゴ糖の混合物を処理することで、植物の成長や免疫力を向上する遺伝子が活性化されることを示した。

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【用語説明】

注1）オリゴ糖：
糖類のうち、最小単位である単糖が2-10個程度結びついたもの。
注2）バイオスティミュラント：
生物（Bio）を刺激する（Stimulate）資材のこと。植物を刺激して本来持っている有益な能力を引き出すことを目的として用いる。
注3）触媒：
それ自身は消費されず少量で化学反応を促進する物質。
注4）メカノケミカル法：
固体物質に粉砕などの機械的力を加えることで、その物質の物理化学的性質に変化を引き起こす方法。

【論文および学会発表情報】

雑誌名： ChemSusChem
論文タイトル：Catalytic Depolymerization of Chitin with Retention of N-Acetyl Group
著者：Yabushita M, Kobayashi H, Kuroki K, Ito S, Fukuoka A
DOI：10.1002/cssc.201501224
URL：https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201501224

雑誌名： ChemSusChem
論文タイトル：Soluble Cello-Oligosaccharides Produced by Carbon-Catalyzed Hydrolysis of Cellulose.
著者：Chen P, Shrotri A, Fukuoka A.
DOI：10.1002/cssc.201900800
URL：https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201900800

雑誌名： Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル：Selective Synthesis of Oligosaccharides by Mechanochemical Hydrolysis of Chitin over a Carbon-Based Catalyst
著者：Kobayashi H, Suzuki Y, Sagawa T, Saito M, Fukuoka A.
DOI：10.1002/anie.202214229
URL：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202214229

雑誌名：Physiologia Plantarum
論文タイトル：Induction of Plant Disease Resistance by Mixed Oligosaccharide Elicitors Prepared from Plant Cell Wall and Crustacean Shells.
著者：Pring S, Kato H, Imano S, Camagna M, Tanaka A, Kimoto H, Chen P, Shrotri A, Kobayashi H, Fukuoka A, Saito M, Suzuki T, Terauchi R, Sato I, Chiba S, Takemoto D.
DOI：10.1111/ppl.14052
URL：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ppl.14052

学会発表：第35回日本植物細胞分子生物学会
タイトル：糖シグナルによる植物の栄養成長と病原体抵抗性のトレードオフ制御機構
著者 佐藤 長緒, Xingwen Li, 山口淳二

学会発表：令和5年度日本植物病理学会（関西部会）
タイトル：DAMPs Derived from Plant Cell Wall, Cello- and Xylo-oligosaccharides, are Recognized by a Common Mechanism via Arabidopsis LRR-malectin Receptor Kinase CORK1.
著者： Pring S, Kato H, Camagna M, Tanaka A, Terauchi R, Sato I, Chiba S, Takemoto D

【研究代表者】

大学院生命農学研究科　竹本 大吾　教授
https://nagoyaplantpathol.wixsite.com/nagoya-plant-pathol