悲鳴を上げる植物

2018/9/14概要大学院理工学研究科の豊田正嗣准教授（米国ウィスコンシン大学マディソン校・名誉フェロー、元科学技術振興機構・さきがけ研究者）の研究グループは、植物が傷つけられたことを感じ、その情報を瞬時に全身へ伝える仕組みを解明しました。 本研究グループは、カルシウムイオン（Ca²⁺）¹やグルタミン酸²のバイオセンサー³を用いて、植物が幼虫に食べられた時や、はさみ等で物理的に傷つけられた時に起こる長距離・高速Ca²⁺シグナル伝搬の可視化に成功しました（図1）。植物には神経はありませんが、植物特有の器官である養分を運ぶ管（師管⁴）を介して、Ca²⁺シグナル（傷害情報）を全身に伝えていました。さらに、このCa²⁺シグナルを発生させるためには、傷ついた細胞や組織からグルタミン酸が流出し、師管等に発現しているグルタミン酸受容体⁵を活性化させる必要があることがわかりました。 グルタミン酸は、うま味成分の１つであるだけではなく、我々の脳内では神経伝達物質として記憶や学習に関与していると考えられています。植物は、師管のような植物独自の器官と、進化的に保存された脳や神経と共通のシステムを組み合わせることで、長距離・高速情報処理を可能にしていると考えられます。 本成果は、2018年9月14日（アメリカ東部標準時間）に、米国科学雑誌『Science』に公開されます。 【報道解禁： 2018年9月14日 午前3時（日本時間）】 図1 幼虫（点線）の捕食によって起こる長距離・高速Ca²⁺シグナル伝播 (黄矢印) 緑色がCa²⁺バイオセンサー(GCaMP)のGFP蛍光で、細胞内Ca²⁺濃度が上昇すると明るく光ります。幼虫がシロイヌナズナの葉を捕食すると、即座に細胞内Ca²⁺上昇が起こり(20秒、赤矢尻)、傷つけられていない若い葉に伝搬しました（40～60秒、黄矢印）。ポイント· 脳や神経を持たない植物が、どのような仕組みを用いて傷つけられたことを感じて、その情報を瞬時に全身へ伝えるのか、不明でした。 · 植物が害虫等によって攻撃された時、傷ついた細胞からグルタミン酸が流出します。このグルタミン酸がグルタミン酸受容体に結合することで、細胞内のCa²⁺シグナルが発生し、養分を運ぶための師管を通って、全身に伝搬することが明らかになりました。 · グルタミン酸はうま味成分の１つとし