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浦上財団研究報告書

Vol.31（2024）＜令和 3 年度助成＞

シソ科ハーブ 2 次代謝成分のメタボローム解析
及び高機能化に関する研究

松原陽一（岐阜大学 応用生物科学部）

1．緒言

ローム解析、菌根菌接種によるシソ科ハーブの高機能化を検討した。

ハーブはフェノール性化合物や配糖体、テルペノイド等の 2 次代謝成分による抗菌・抗酸化作用を有

2．材料及び方法

しており、香辛等の食品として一般に利用される
ハーブはシソ科に属するものが多い。シソ科ハーブでは揮発性成分である精油が主体に検討されている（1）シソ科ハーブ 2 次代謝成分のメタボロー
ム解析

が、水溶性 2 次代謝成分や、それら成分のシソ科

市販育苗土［Super mix A、N : P : K = 180 : 120 :ハーブ種間差異については明らかにされていない。

220（mg/l）、サカタのタネ］をオートクレーブ滅菌

ハーブではハーブティー等で水溶性成分が機能性成（121℃、1.5 kPa、15 分）してバット（31.9 × 26.4分となることが考えられ、ハーブにおける揮発性精× 15.3 cm）に詰め、シソ科ハーブ 12 種（図 1）を油以外の機能性 2 次代謝成分を明らかにすることは播種した。育苗は岐阜大学ガラス温室にて自然日長

食品利用としての観点において重要と考えられる。

下で適宜潅水を行った。ハーブ個体数は 20 個体とまた、生物体では環境ストレス下でフリーラジカルし、8 週間栽培した。植物体の茎葉部凍結試料 1.2 gである活性酸素種（Reactive oxigen species：ROS）を粉砕後、超純水 6 ml を加えて混合した溶液を試を発生し、その消去に抗酸化物質（ポリフェノール、料抽出液（20％、w/v）とした。試料抽出液を高速アスコルビン酸等）が関与している。この場合、ハー遠心分離（13,000 rpm、4℃、10 分）し、上清をブ含有抗酸化物質の摂取を想定すると、ROS 消去に滅菌フィルター（0.45 µm、DISMIC-25CS、アドバよる酸化ストレス軽減作用が機能性として考えら

ンテック東洋株式会社）に通し、Nanosep 10K（日れ、シソ科ハーブの食品としての利用面においても本ポール株式会社）を限外ろ過フィルターとして利抗酸化物質含量は重要な機能性指標となる。しかし、用し、上清を高速遠心分離（13,000 rpm、4℃、15

シソ科ハーブにおける抗酸化物質含量の種間差異に分 ） し て タ ン パ ク 除 去 を 行 っ た。 続 い て 試 料 をついても把握されていない点が多い。一方、ハーブ

UPLC/MS（Waters 社）を用いて解析した。液体ク含有成分の増大法についても明らかにされていないロマトグラフ（ACQUTY UPLC、Waters 社）の条件点が多く、本研究では植物共生菌であるアーバスは以下のようにした。カラムは ACQUTY UPLC BEH

キュラー菌根菌によるシソ科ハーブの高機能化を検C18（1.7 µm、2.1 × 100 mm、逆相カラム、Waters

討した。菌根菌は植物根のみに定着し、主に土壌中社）を 25℃条件で使用した。移動相は（A）0.1％のリン吸収を促し宿主生長を促進する共生菌で、ギ酸水、（B）アセトニトリルを用い、グラジェント

1997 年に地力増進法により政令指定され、リン資（0 分、95％ A；6 分、95％ A；12 分、75％ A；30源の有限性も背景としその利用が推奨されている。

分、65 ％ A；32.5 分、5 ％ A；35 分、95 ％ A） を本研究ではシソ科ハーブ 2 次代謝成分のメタボ設定し、流速 0.4 ml/ 分で 35 分間測定した。試料

シソ科ハーブ 2 次代謝成分のメタボローム解析及び高機能化に関する研究

図187

シソ科ハーブ注入量は 7.5 µl とした。一方、質量分析計（Xevo3．結果及び考察

QT of MS、Waters 社）は ES（-）negative モードで解 析 質 量 範 囲 は 50 ～ 1,000（m/z） で 測 定 し た。
MS/MS でのコリジョン 30 V で行った。一方、ハー（1）シソ科ハーブ 2 次代謝成分のメタボロー
ム解析

ブ茎葉部における抗酸化能評価として、抗酸化物質

シソ科ハーブ 12 種茎葉部の 2 次代謝成分解析をの総合的指標である DPPH ラジカル捕捉能について行い、各ハーブのマススペクトルにより検出された分析を行った。

上位 3 つのピークの m/z 値に該当する物質を Mass
Bank データベースで同定した。茎葉部では相対的（2）シソ科ハーブへの菌根菌接種検定及び 2次代謝成分変動解析

多量 2 次代謝成分として、ハーブ 12 種のうち 10種でアピゲニン、7 種でケンフェロール、6 種でゲシソ科ハーブ 6 種（レモンバーム、オレガノ、セーニポシド、5 種でシキミ酸、4 種でルテオリン、3ジ、ヒソップ、バジル、ペパーミント）を播種する種でクマル酸が検出された（図 2）。また、1 種の際、菌根菌［Gigaspora margarita （GM）、Glomus

ハーブのみでオエニン、カンフェン、エピガロカテfasciculatum（Gf）］を接種（3 g/ 個体）した。なお、キン、ロスマリン酸が検出された。この場合、セー対照区にはオートクレーブした菌根菌接種物を処理

ジ及びスウィートマジョラムにおける 2 次代謝成分した。（1）と同様の条件で約 8 週間育苗し、成長調の相同性が高く、アピゲニン及びシキミ酸が相対的査、2 次代謝成分の解析を UPLC/MS により行った。に多くのハーブ種で共通して含有されていた。また、検出された 2 次代謝成分については m/z 値 200 ～88

浦上財団研究報告書

図2Vol.31（2024）

シソ科ハーブ 2 次代謝成分のクロマトグラム

図 3 シソ科ハーブ茎葉部の DPPH ラジカル捕捉能①オレガノ；②キャットニップ；③セージ；④ダークオパール；⑤タイム；⑥バジル；⑦ヒソップ；⑧ペパーミント；⑨ラムズイヤー；⑩レモンバーム 異なるアルファベット間に有意差あり（p<0.05）

400 の高極性物質が多かった。一方、シソ科ハーブ

ル、ヒソップ、レモンバームで相対的に高い値を示

10 種の茎葉部における抗酸化能評価の結果、DPPHした（図 3）。

ラジカル捕捉能はオレガノ、セージ、ダークオパーシソ科ハーブ 2 次代謝成分のメタボローム解析及び高機能化に関する研究（2）シソ科ハーブへの菌根菌接種検定及び 289であった。続いて生育調査の結果から、レモンバー
ムでは Gf 区、その他の 5 種においては GM 区の 2次代謝成分変動解析
生育調査の結果、茎葉部ではレモンバームの Gf、次代謝成分の解析を行った。LC/MS 解析により、対GM 区、オレガノ、ヒソップ、バジルの GM 区、根照区と比較して菌根菌処理区で増大した成分、対照部ではレモンバームの Gf 区、オレガノ、ヒソップ区では検出されず菌根菌処理区でのみ検出された新の GM 区において対照区と比較し有意に成長促進効

たなピークが確認された（図 5）。ハーブ 6 種のう果が確認された（図 4）。Gf、GM 区ともに供試した

ち 4 種でケンフェロール、3 種でゲニポシド、1 種全てのハーブで菌根菌の定着が確認され、菌根菌定でルテオリン、クマル酸、オエニン、カンフェンが着率は約 40％程度であり、レモンバームの Gf 区で増大した成分として検出された。また、対照区では最も高く 52.7％、ヒソップの GM 区で最も低い 31.3％

検出されず菌根菌処理区のみで検出された成分とし

図4

シソ科ハーブの成長に及ぼす菌根菌接種の影響

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図5Vol.31（2024）

シソ科ハーブ 2 次代謝成分に及ぼす菌根菌接種の影響①、②、③；菌根菌区における増大成分てバジルでカフェ酸及びカンフェン、ペパーミントでグルコシノレートが確認できた。
以上のことから、シソ科ハーブ 12 種における 2次代謝成分については相同性が高い機能性成分が数種存在することが明らかになった。また、シソ科ハーブにおける菌根菌共生により植物体生長促進及び機能性 2 次代謝成分増大がみられ、菌根菌接種によるハーブの高機能化を図れることが示唆された。

謝辞
本研究の遂行にあたり、研究助成を賜りました公益財団法人 浦上食品・食文化振興財団に厚く御礼を申し上げます。

Metabolome analysis and mycorrhizal influence on secondary metabolites of Lamiaceae herbs

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Metabolome analysis and mycorrhizal influence
on secondary metabolites of Lamiaceae herbs
Yoichi MATSUBARA
Faculty of Applied Biological Sciences, Gifu University
Lamiaceae is well-known for including many medicinally important plants
used in flavourings and preservatives, and especially for medicinal purposesdue to having curat ive and prevent ive propert ies. However, informat ion
regarding the variation of secondary metabolites in different Lamiaceae herbs,
especially in water extracts is a less explored area. As such, in the present
study, the variation of major secondary metabolites in water extracts of 12
different Lamiaceae herbs was investigated using UPLC-MS/MS. Six flavonoids(apigenin, camphenol, luteolin, epigallocatechin, oenin, and limocitrin) andtwo compounds involved in flavonoid synthesis (shikimic acid and coumaricacid) were identified. Furthermore, some other phenolic compounds such as
geniposide, rosmarininc acid, and camphene were also identified. Meanwhile,the effect of arbuscular mycorrhizal fungi on growth and secondary metabolites
in Lamiaceae herbs was also invest ig ated. Eight weeks after mycorrhiza
inoculation, significantly higher dry weights of shoots and roots comparedto the control were observed in several herbs. Mycorrhizal colonization wasrecognized in all inoculated herbs, and increases in a number of secondary
metabolites (such as kaempferol, apigenin, luteolin, and caffeic acid, etc.) wereobserved in most of the mycorrhizal herb plants compared to the control. In
this case, the degree of the increase differed among the herb species. Fromthese findings, it can be stated that the herbs in the Lamiaceae family containa variety of secondary metabolites, and mycorrhizal symbiosis induces growthpromotion and an increase in functional secondary metabolites, leading to animprovement in the quality of Lamiaceae herbs.