食糧問題を解決できますか?
私たちは、植物が体を守るしくみを調べて、病気にかからない作物をつく
しょくりょう

かいけつることを目指しています。それは食 糧 問題の解決にとても役立つはずです。

病気にかからない作物をつくります。

■植物が病原菌から身を守る三つのしくみ
では、植物が病原菌からどうやって体を守っているのか、くわしく見ていだんかい

きましょう。そのしくみには三つの段 階があります。
ふせ

ここでは、植物の細胞を家にたとえてみます。どろぼうの侵入を防 ぐため
かべに、みなさんならどうしますか？ まず、家に入ってこないように壁をつくる
へき

次に訪 ねたのが、白須 賢さんです。
しゅうかくけん白 須 賢 さん

かこてくるのを防いでいます。それが第一段階のしくみです。

つぶ

たくさんの粒 が実るイネがつくれたとしてもしら すよでしょう。植物も、細胞を細胞壁と呼ばれるかたい壁で囲んで、病原菌が入ったず

それが病気に弱ければ、お米を収 穫 できません。
びょうげんきん白須さんは、植物が病 原 菌 からもし家の壁をやぶって、どろぼうが入ってこようとしているのを見つけたら、どうしますか？ 中まで入ってこないように物を投げつけたりするでしょう。植物も細胞壁をやぶって侵入してくる病原菌を見つけると、それをやっ体を守るしくみを調べて、ぶっしつさくもつ

病気にかからない作 物 をつくろうとしています。

つける物 質を投げつけます。それが第二段階のしくみです。
かんぜん

それでも防げず、病原菌が完 全に細胞の中に入ってきました。さて、その細胞はどうすると思いますか？ 自分は死んで、ほかの細胞に感染が広がるのを防ぐのです。自分の家にどろぼうが入ってきたとき、家ごとこわすことで■ 8 億人分の作物が病気で失われている

どろぼうをやっつけて、町中の家が次々とどろぼうにおそわれるのを防ぐの
あたた

みなさんの中に、かぜをひいている人はいませんか？ かぜをひいても、暖えいよう

さい ごです。それが第三段階、最 後の手段です。

なお

かくして栄 養のあるものを食べていれば、かぜは治 ってしまいますよね。そめんえき

れは私たちの体に、かぜなどの病原菌から体を守る「免 疫」というしくみがそな備わっているからです。
し んにゅうさい ぼう

体中をめぐって病原菌が侵 入 していないかパトロールする免疫細 胞 があきょうりょく植物が病原菌から身を守るしくみ
細胞壁

カビ

細菌

こうげき

り、病原菌を発見すると、ほかの免疫細胞と協力して病原菌を攻撃します。
さい きんに反撃

植物の体にも、カビや細 菌、ウイルスなどの病原菌から体を守る免疫に似植物細胞たしくみがあります。植物では、それぞれの細胞に体を守るしくみが備わっています。
わたし

私 たちは、いろいろな作物を食べていますね。それらの作物は病原菌にとってもおいしい食べ物

りょう

おくです。世界全体では、8 億 人の人たちが 1 年間
かんせん

うしなに食べる量 と同じだけの作物が、病原菌の感 染によって病気にかかり、失 わ

第一段階

第二段階

細胞をかたい壁（細胞壁）で取り囲み、病原菌が中へ入ってくるのを防ぎます。

細胞壁をやぶって侵入してくる病原菌を見つけると、それをやっつける物質を投げつけて反撃します。

れているといわれています。

89はんばい■病気にかからない作物をつくる

とく

私たちが、病気にかからない作物をつくるために特 に注目しているのが、第三段階のしくみです。
はんげき

げつけられて反 撃を受けてしまいます。そこで侵入する前に、そのような反ぶん しい効果があっても、数年たつと効果がなくなってしまうことがあります。
それは新しいセンサーが 1 種類しか働いていないからだと考えられます。

病原菌は植物の細胞の中にそのまま入ると、植物からさまざまな物質を投む こう

さいしょ

販 売されています。ところがそれらの作物は、最 初はその病原菌にかからな

よくせい

1 種類のセンサーでは、病原菌が注入する免疫抑制分子を 1 種類しかとらえ
ひっ しられません。病原菌も生きていくために必 死 です。新しいセンサーに見つかべつ撃を無 効 にする分 子（免疫抑 制分子）を注入します。植物はその免疫抑制分らないように別 の免疫抑制分子を注入して、なんとか植物に入り込もうとく

子をセンサーでとらえて、病原菌が侵入してきたことを知り、細胞に死ぬよふうします。でも、特定の病原菌を見つけるセンサーが 5 種類くらい働いてし れい

うに指 令 を出して、感染を防ぎます。ですから、そのセンサーは、植物が病じゅうようはたら気にかからないために、とても 重 要な働きをしています。

つづいれば、その病原菌の侵入を見のがさず、病気にかからない効果がずっと続くはずです。

植物は病原菌を見つけるためのセンサーを数百種類も持っています。そしことて、植物の種類ごとに持っているセンサーの種類は異 なります。それぞれの植物が病原菌から身を守るしくみ
第三段階
病原菌は植物の細胞の中へ入る前に、反撃を無効にする免疫抑制分子を注入します。それを植物のセンサーがとらえ、その細胞が死ぬことで、ほかの細胞への感染を防ぎます。

免疫抑制分子センサー

死を選んだ細胞植物がどのようなセンサーを持ち、どの種類の病原菌を見つけているか、ほとんどわかっていません。
それさえわかれば、このカビにはこのセンサー、こちらの細菌にはこのセンサーと、どんな種類の病原菌でも見つけることのできるせのセンサー最強の組み合わを働かせることで、病気にならない作物をつくることができるはずです。
ぎ じゅつ

しんてん

実はこの数年間で、その研究にとても役立つ技 術 が大きく進展しています。
みなさんもディー・エヌ・エー（DNA）ということばを聞いたことがある
じょう ほうでしょう。そこに生物がつくる分子の情 報 が書かれています。その DNA に書かれた情報をとても速く読み取ることができるようになったのです。
しゅるい

たとえば、ある種 類の病原菌は、イネには感染するけれど、ジャガイモにさがは感染しません。それはなぜでしょう？

べての情報を読み取り、そのカビが植物に注入する免疫抑制分子を探 していす

イネは好きだけど、ジャガイモはきらいなので侵入するのはやめておこうます。そのカビはアブラナ科の植物には感染しません。アブラナ科の植物は、そのカビが注入する免疫抑制分子を見つけるセンサーを持っているから、感と、病原菌には好ききらいがあるからでしょうか。
たぶんそうではなく、 イネもジャガイモも好きだけど、ジャガイモのセンサーには見つかってしまい、うまく感染できないんだ

ひ がい

私たちはいま、イチゴに大きな被 害 をあたえるカビの DNA に書かれたすとくやしがっているのだと思います。

染しないのだと考えられます。
たとえば、アブラナ科の植物の DNA を読み取り、そのセンサーを 5 種類くらい見つける。そしてそれらのセンサーをイチゴでも働かせることができですから、その病原菌に感染しないイネをつくるには、その病原菌を見つけるジャガイモのセンサーがイネでも働くようにすればいいのです。
すでに、特定の病原菌を見つける新しいセンサーが働くようにした作物が10れば、そのカビに感染しないイチゴができるはずです。
病原菌の種類はたくさんありますが、作物に大きな被害をあたえる病原菌
かぎの種類は限 られています。このような研究を続けていけば、いずれは11最強

の組み合わせのセンサー

病気にかからない作物
カビ A

カビ B
細菌 A

細菌 B

く

このストライガの被害をどうやったら食 い止めることができるでしょう。

まざまな作物をつくることストライガに寄生されない植物もあります。その植物はストライガが根をつができるようになると思いなごうとするのを見つけて、しっかり反撃しているのだと思います。

免疫抑制分子ます。私たちは、それを目指ストライガが根をつなぐとき、やはり免疫抑制分子を注入して植物に反撃して研究を続けています。

されるのを防ぐはずです。ストライガに寄生されない植物は、その免疫抑制どんな病原菌が侵入してき分子をセンサーでとらえていると考えられます。
私たちはいま、ストライガの DNA に書かれた情報を読み取っています。

最強の組み合わせのセンサー

どんな病原菌が侵入してきても見つけ出す“最強の組み合わせのセンサー”が働けば、作物は病気にかからなくなります。

■ストライガを見つけるセンサーを探す

わかり、病気にかからないさても見つけ出す

センサーがが働けその情報をたよりに、ストライガの免疫抑制分子を探します。そしてストラ

ば、作物は病気にかからなくイガの免疫抑制分子をとらえる植物のセンサーを見つけて、それを働かせるなります。

ことで、ストライガに寄生されないイネやトウモロコシをつくることができる、と私は考えています。

■アフリカの食糧不足の原因「ストライガ」

実はいまでもストライガの分子を調べて、生物としてのしくみをくわしく植物を攻撃するのは、病原菌だけではありません。植物から水分や栄養分
き せい

研究しているのは、私たちをふくめて世界でも五つくらいの研究室しかありを横取りして育つ「寄 生 植物」がいます。理研に来る前に、私はイギリスのません。でも、ストライガの DNA の情報を読み取れば研究がしやすくなり、研究所で 9 年間、研究をしていました。そこで知り合ったアフリカ出身の研もっとたくさんの研究者がストライガ研究の仲間になってくれるはずです。

なか ま

究者から、ピンク色の花をさかせる寄生植物「ストライガ」（8 ページの写真）の話を聞きました。
かんそう

ち いき

ストライガは、特にアフリカの乾 燥した地 域 で、トウモロコシやイネなど
こ■植物の戦いの歴史を DNA の暗号から読み解くり く じょう

い じょう

そ せん

陸 上 に初めて植物が登場したのは 4 億年以 上 も前のこと。その植物の祖先
くの作物に寄生して、大きな被害を出しています。日本の本州 2 個 分ほどの農は、もっと古い時代から海で暮 らしてきました。そんな大昔から、植物と病地で被害が出ていて、アフリカの食糧不足の主な原因の一つとなっています。

原菌の戦いはずっと続いてきたのです。

ぶ そく

げんいん

たたか

れき し

私は、そのストライガの研究が世界でほとんど行われていないことを聞き、びっくりしました。そして日本に帰ってきてから、理研でストライガの研究のこ

その歴 史 を調べると、植物と病原菌が生き残 りをかけて、いろいろなくふうをしてきたことがわかり、とても感心します。
きざを始めることにしたのです。

その戦いの歴史は、植物や病原菌の DNA に刻 まれています。その DNA

ストライガはなぜ、それほど広い地域で大きな被害をもたらすのでしょう。
かぶたねつふの情報を読み取る技術がとても速くなり、情報がどんどん増え続けています。

1 株のストライガは、とても軽くて小さい種を 10 万個も付けます。それらたでも DNA の情報は暗号のようなもので書かれているので、その意味を読みくさんの種が、風にのって広い地域に運ばれます。地面に落ちた種は、寄生解かなければいけません。

できる植物がやってくるまで何十年もずっとねむったまま待ち続けることができます。そしてすぐ近くに寄生できる植物の根が来たときにてはつ がめ

ざ

目 覚めと

私たちは、植物と病原菌の戦いの歴史を、DNA に書かれた大量の暗号から読み解き、病気にかからない作物をつくろうとしているのです。

せ い ちょう

発芽し、相手の根に自分の根をつないで水分や栄養分を横取りして成 長かします。ストライガに寄生された植物は枯れてしまいます。
■参考資料

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『理研ニュース』2008 年 8 月号（研究最前線）「植物たちの防御戦略」

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