小麦に課せられた干ばつストレスからの回復。右はOP処理した植物。クレジット:UCR
カリフォルニア大学リバーサイド校が率いるチームの発見により、植物はふっくらと保たれ、干ばつにもかかわらず作物に希望がもたらされました。
カリフォルニア大学リバーサイド校が率いるチームは、植物が水を保持するのを助ける化学物質を作成しました。これにより、干ばつによる毎年の大規模な作物損失の流れを食い止め、気候の変化にもかかわらず農家が食料を育てるのを助けることができます.
「旱魃は、洪水と密接に関係している、世界中の年間作物不作の最大の原因です」と、研究を率いたカリフォルニア大学リバーサイド校の植物細胞生物学教授であるショーン・カトラーは述べた。 「この化学物質は、水位が低いときに農家が作物のパフォーマンスをより良く管理するのに役立つ、エキサイティングな新しいツールです。」
新しい、より効果的な抗水分損失化学物質に関するチームの研究の詳細は、本日（2019 年 10 月 25 日）Science に掲載された論文に記載されています。この化学物質であるオパバクチンは、「OP」としても知られています。これは、「圧倒された」という意味のゲーマー スラングであり、ゲームで最高のキャラクターまたは武器を指します。
「この名前は、家にいる 10 歳の息子への叫びでもあります」とカトラーは言いました。
2013 年に Cutler のチームによって開発されたキナバクチンと呼ばれる OP の以前のバージョンは、この種の最初のものでした。それは、干ばつストレスに反応して植物が生成する天然ホルモンであるアブシジン酸（ABA）を模倣しています. ABAは植物の成長を遅らせるので、利用可能な以上の水を消費せず、しおれません.
「科学者たちは、植物にABAを散布すると干ばつ耐性が向上することを長い間知っていました. 「しかし、ほとんどの農家にとって有用であるにはあまりにも不安定で高価です。」
キナバクチンは、天然ホルモンである ABA の実行可能な代替物であると思われ、企業はそれを多くの追加研究の基礎として使用し、それに基づいて 12 以上の特許を申請しました。しかし、キナバクチンは、世界で最も広く栽培されている主食作物である小麦など、いくつかの重要な植物にはうまく機能しませんでした.
OP 処理後のトマトに見られる水分損失の減少。赤外線画像は、葉の温度が上昇していることを示しています (右)。これは、水分の損失が少ないことに相当します。クレジット:UCR
ABA が植物細胞のホルモン受容体分子に結合すると、ハンドルをつかむ手と同じように、2 つの緊密な結合が形成されます。キナバクチンは、これらのハンドルの 1 つだけをつかみます。
Cutler のチームは、両方のハンドルをつかむ数百万の異なるホルモン模倣分子を検索しました。この検索は、いくつかの化学工学と組み合わせて、OP をもたらしました。
OPは両方のハンドルをつかみ、ABAの10倍の強度を持つ「スーパーホルモン」です。そして、それは速く動作します。数時間のうちに、Cutler のチームは水生植物の放出量が大幅に改善されたことを発見しました。
OP は非常に迅速に機能するため、生産者は干ばつに対処する方法についてより柔軟に対応できます。
「植物にはできないことの 1 つは、妥当な精度で近い将来を予測することです」と Cutler 氏は述べています。 「あと 2 週間で、干ばつの可能性が十分にあると考えられる場合、OP の適用など、収穫量を改善できる決定を下す十分な時間があります。」
このプロジェクトの初期資金は、農薬会社のシンジェンタと全米科学財団から提供されました。
研究チームのメンバーには、UCR、ウィスコンシン医科大学、ユタ州立大学、さきがけ科学技術振興機構、日本の静岡大学、鳥取大学、宇都宮大学のメンバーが含まれていました。
Cutler のチームは現在、発見を「弱体化」しようとしています。
「それは、武器のパワーが低下したときのゲーマーの話です」とカトラーは言いました。
OP は成長を遅らせますが、チームは現在、それを加速する分子を見つけたいと考えています。このような分子は、制御された環境や、降雨量がそれほど重要ではない屋内温室で役立つ可能性があります。
「成長を加速したいときもあれば、減速したいときもあります」と Cutler 氏は言います。 「私たちの研究は、これら両方のニーズを管理することです。」
参照:Aditya S. Vaidya1、Jonathan D. M. Helander、Francis C. Peterson、Dezi Elzinga、Wim Dejonghe、Amita Kaundal、Sang-Youl Park、Zenan Xing、Ryousuke Mega による「設計された ABA 受容体アゴニストを使用した植物の水の使用の動的制御」、 Jun Takeuchi、Bardia Khanderahoo、Steven Bishay、Brian F. Volkman、等々力康、岡本正則、Sean R. Cutler、2019 年 10 月 25 日、Science .
DOI:10.1126/science.aaw8848
