博士 （ 地球 環境 科 学）増田隆広

学位論文題名
薬用植物の産生するストレス化合物と生薬成分― セリ科 薬用植物を中心として一
学位論文内容の要旨【 緒言】一 次代謝産 物が動物 、植物、微 生物に普 遍的に分布するのに対し、二次代謝産物は 生物種に 特徴的で 生物種を 化学的に特 徴づけて いる。植物に含まれる二次代謝産物は化合 物として 多種多様 であり、 そのなかか ら医薬、 香料、色素などに役立っものが見出され利 用されて いる。近 年、植物 の二次代謝 産物が動 物や微生物との関わりにおいて重要な役割 を果たす ことが明 かとなり 、植物にお ける二次 代謝産物の存在意義が認められてきた。
さ らに、植 物に病原 菌感染等 のストレス が加わる と、健全植物では認められないストレス化 合物と呼 ばれる異 常二次代 謝産物が産 生する現 象が知られている。そのなかで抗菌活性を 有するス トレス化 合物（フ ァイトアレ キシン） の産生・蓄積は、植物の重要な病害抵抗機 構のーっ として重 視されて いる。また 、ス卜レ ス化合物は様々な生理活性を示し、化合物 としても 新規であ る場合が 多いことか ら新たな 生理活性物質源として注目されている。
食 用植物の ス卜レス 化合物、 特にファイ トアレキ シンについては、我々の研究を含め多く の研究が ある。し かしなが ら、薬用植 物のスト レス化合物研究はほとんど行われていな
い 。申請者 は、新た な生理活 性物質や薬 効成分の 類縁化合物などの産生を期待して薬用植物 の産生す るストレ ス化合物 の研究に着 手した。
【 結果】ま ずはじめ に、北海 道で入手可 能な薬用 植物を中心として、ストレス化合物が産生 す る かス ク リー ニ ン グテス トを行っ た。その結 果、テス トした45科 95種のうち 、25科54種 がス卜レ ス化合物 を産生す ることが判 明じた。 これらの中には、生薬に調製加工後、漢 方処方用 薬として 用いられ る重要な薬 用植物で あるセンキュウ、ホッカイトウキ、ハマポウフウ、ヨ口イグサ（以上セリ科）、シャクヤク（ポタン科）、ダイオウ（夕デ科）、ハナトリカブト（キンポウゲ科）、エゾウコギ、オタネニンジン（以上ウコギ科）、ゲンチアナ（リンドウ科）、ニガキ（ニガキ科）、カラスビシャク（サトイモ科）が含まれていた。
最 初にスト レス化合 物の分離 を行ったセ リ科薬用 植物ハマポウフウから、ストレス負荷に より誘導 される化 合物を単 離し、構造 決定を行 ったところ、ハマポウフウのストレス化合 物 は 、生 薬 浜防 風 の 成分 と して 既 に 報告 さ れ てい る 一連 の フ 口ク マ リン psoralen、xanthotoxin、 bergaptenと 一致 し た 。こ れ らの 化 合 物は 、 無処 理 の ハマ ボ ウフ ウ では
ほ とんど検 出されず 、また、 ス卜レスを 与えるこ とにより含量が経時的に増加したことか

ら、浜 防風成分と して報告 されてい る上記フ 口クマリ ンはハマ ポウフウの 真正成分ではな
く、ス トレス化合 物と推定 された。 浜防風に これらの フ□クマ リンが含ま れることは、ストレス の視点から 次のように考えると説明がっく。薬用植物は収穫後、保存、水洗、切断、加温、 乾燥など様 々な調製 過程を経 て生薬と なるが、 その過程 が、まだ生 きている植物組織にと ってストレ スとなり 、ストレ ス化合物 が産生・ 蓄積し、 生薬成分と なる。この漾に考える と、生薬中 のストレ ス化合物 含量は、 調製法に よって変 動する可能 性が高い。そこ
で次に 、ハマボウ フウから 種々の調 製条件で 浜防風を 調製し、 フ口クマリ ンを定量したところ、 調製条件↓ こよってその含量に大きな差が見られた。北方型および南方型いずねの型のハマ ボウフウに おっゝても、乾燥するまでに時間がかかると、その間にストレス化合物が産生・ 蓄積する傾 向が見られ、温風による強制乾燥では産生の度合いが低かった。さらに、
南方型 ハマボウフ ウから調 製した浜 防風にお いてス卜 レス化合 物含量と薬 理活性に関連が認めら れたことは 、誘導さ れるスト レス化合 物が生薬 の薬理活 性にまで影 響を及ぽす可能性を示 唆する。
ハマポ ウフウの地 下部が生 薬浜防風 に調製さ れるのに 対し、若 芽は高級野 菜として食される。 ハマポウフ ウの前述 したフ口 クマリン は、セロ リ栽培農 家や市場取 扱者にみられる接触性 皮膚炎の原 因物質と 報告され ており、 また、ハ マポウフ ウの栽培農 家においても接触性皮 膚炎が知ら れていることから、ハマボウフウ若芽に対するストレスの影響を調べた。
ハマポ ウフウの若 芽を種々 の条件で 保存した 後、フ口クマ1」ン含量を分析した結果、ハマポウフ ウの保存条 件がフ口 クマリン 含量に影 響するこ と、特に 切り口褐変 部に蓄積することが明 らかとなり 、ハマポウフウの若芽においても取扱いに注意が必要なことが分かった。
次に、 セリ科の重 要薬用植 物である ボウフウ 、トウキ およびホ ッカイトウ キについて調査し、 含有比、量 に違いは あるもの の、ハマ ボウフウ の場合と 同じフ口ク マリン類がストレスに より産生す ることを 明らかと した。こ こでも、 自然乾燥 の方が温風 乾燥よルス卜レ
ス化合 物を多く与 える傾向 が認めら れた。一 方、同じ セリ科薬 用植物でも 、センキュウでは ス ト レ ス を 与 え て も フ 口 ク マ リ ン は 産 生 せ ず 、 フ タ ラ イ ド類 で ある senkyunolideBがスト レス化合物 として産 生した。
科が異 なるポタン 科薬用植 物シャク ヤクにス トレスを 加えたと ころ、トリ テルベノイド系 化 合 物 hederageninが 産生 し た。 hederageninは 、最 近 、生 薬 芍 薬の 微 量成 分 と して
報 告さ れ てい る が 、生 シ ャク ヤ ク では 検 出さ れ な いこ と か ら、 芍 薬中 の hederageninは調製過 程で生成し たストレ ス化合物 と推定さ れる。
【まと め】ハマポ ウフウの ス卜レス 化合物研 究は、こ のように 「生薬調製 時におけるストレスの 影響」とい う生薬全 般に関わ る研究に 発展した 。生薬に 関するこれ までの研究は、生の薬 用植物を対 象とせず 、調製済 みの生薬 から出発 している 。それ故、 従来の生薬学では収穫 してから生 薬に至る 過程にお ける成分 変化は見 逃されて きた。生薬 における成分含量のば らっきは、 基原植物 の違い、 栽培条件 、収穫時 期など様 々な要因に 依存することが知られ ている。本 研究は、 それら要 因に加え て、収穫 後の保存 および調製 加工時に受けるストレスによルストレス化合物が誘導され、生薬成分さらには薬効にまで影響を及ぽす可能性を示した。「生薬調製時におけるストレスの影響」という新しい概念の導入は、これまで伝統が重んじられ、科学的な検討が十分でなかった生薬の調製法を再検討する切り口を与え、化学的品質評価の指標物質としてストレス化合物を利用することにより生薬の品質向上に寄与する。また、ストレス化合物に薬理活性が見出される場合には、利用価値が無く廃棄されていた薬用植物の未利用部位からストレス化合物を誘導し、薬用植物資源を有効利用することが可能となる。学位論文審査の要旨
主査

教授

高杉光雄

副査

教授

田中俊逸

副査

教授

田原哲士（大学院農学研究科）

副査

助教授

鈴木稔

学位論文 題名
薬用 植物の産 生するストレス化合物と生薬成分
ーセリ科薬用植物を中心として―病原菌感 染等のス トレスが 植物に加 わると、 健全植物 には殆ど存 在しないファイ
トアレキ シンと呼ばれる抗菌性ストレス化合物が産生する現象が知られている。ファイトアレ キシンに ついては 、植物の 動的病害 抵抗性と 関連して多 くの研究がある。
ストレス 化合物は 新規化合 物である 場合が多 く、また 、様々な生 理活性を示す点から注目さ れている。しかしながら、薬用植物の産生するストレス化合物については、
これ ま でに 殆ど報告が ない。申請 者は、この 点に着目し て研究に着 手した。
まず、北 海道で栽 培されて いる薬用 植物と関 連植物46科 95種についてス卜レス化合物の産 生能を調査し、21科45種がストレス化合物を産生することを明らかとした。
その な かに は重要な漢 方処方用薬 の原料とな る多くの薬 用植物が含 まれる。
次に、ス トレス化 合物の産 生能が認 められた セリ科薬 用植物ハマ ボウフウからストレス化 合物を単 離し、構 造決定し たところ 、既に生 薬浜防風の 成分として報告されている 一連のフ 口クマリ ンと一致 した。申 請者は、 これらの化 合物が生根では殆ど検出さ れないこ とに疑問 を抱き、 ストレス を負荷し たハマボウ フウ根スライスに含まれる フ口クマ リン含量 を経時的 に分析し 、これら の含量が経 時的に増大することを確認 した。従 って、生 薬浜防風 成分とし て報告さ れているこ れらのフロクマルンは、生 根の成分 ではなく 生薬調製 の過程で 生成した ストレス化 合物と推定した。
この推定 を裏付け るため、 種々の条 件で浜防 風を調製 し、フ□ク マリン含量を分析して調 製条件と の関連を 調べた。 その結果 、調製条 件によって フ口クマリン含量に大きな 差が見ら れ、乾燥 する迄に 時間がか かると、 その間にス トレス化合物が産生・蓄積 する傾向 が見られ 、温風に よる強制 乾燥では 産生の度合 いが低かった。さらに、ス トレス化 合物含量 と薬理活 性に関連 が認めら れたことは 、誘導されるス卜レ ス 化 合 物 が 生 薬 の 薬 理 活 性 に も 影 響 を 及 ぼ す 可 能 性 を 示 唆し た 。

ハマボウフウ地上部の若芽は食材に用いられる。ハマポウフウのストレス化合物であるフ口クマリンは、光接触性皮膚炎の原因物質と報告されていることから、ストレスの影響を調べた。若芽を種々の条件で保存し、フ□クマリン含量を分析した
ところ、保存時間の増大にっれて含量が増加し、カットして保存したものでは特に増加が著しかった。また、切り□褐変部に蓄積することを明らかとした。近年、利便性からカット野菜の普及が著しいが、カット・保存に伴う成分変化については注目されていない。本研究は、安易なカット野菜利用への警鐘となるものである。
申請者は、さらにセリ科の薬用植物ボウフウ、トウキおよびホッカイトウキについても調査し、フ口クマリン含有比、量に違いはあるものの、ハマボウフウの場合と同様の結果を得ている。ここでも、自然乾燥が温風乾燥よルストレス化合物を多く与える傾向が認められた。一方、同じセリ科薬用植物でもセンキュウではス
ト レス を

与 え て も フ口 ク マ リン は検出 され ず、フ タラ イド類 であ る

senkyunolideBがス トレス 化合 物と して 産生し た。 さら に科 が異な るボ タン
科薬用植物シャクヤクでは、ストレス化合物としてトリテルペノイド系化合物
hederageninが産生した。hederageninは、最近、生薬芍薬の微量成分として報告されているが、生シャクヤクでは検出されないことから芍薬調製の過程で生成したストレス化合物の可能性が高い。
薬用植物は収穫後、保存、水洗、切断、加温、乾燥など様々な調製過程を経て生薬となるが、その過程が、まだ生きている植物組織にとってストレスとなり、ストレス化合物が産生・蓄積して生薬成分の一部となる。これまでの生薬学は、調製加工された乾燥品から研究がスタートし、収穫してから生薬に至る過程は生薬学の盲点であった。申請者は、ストレスの視点から生薬調製過程の重要性を指摘し、さらにストレス化合物を生薬の化学的品質評価の指標物質として利用することにより、伝統的な生薬調製法を再評価する手がかりを得、品質のより均質な生薬生産に役立つ知見を得た。また、従来は利用価値がなく廃棄されていた薬用植物の地上部が、ストレス負荷によルストレス化合物を産生することを見出し、新たな生理活性物質の供給源と成りうることを示した。
以上のように、申請者は「薬用植物の産生するストレス化合物と生薬成分」に関して先駆的な知見を得、関連分野への寄与が大である。
審査員一同は、これらの成果を高く評価し、大学院課程における研鑽や取得単位なども併せ申請者が博士（地球環境科学）の学位を受けるに十分な資格を有するものと判定した。