寄生植物は自分の仲間をなぜ襲わない? ~「自己回避」の仕組みを世界で初めて解明~寄生雑草の新たな防除戦略に期待

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2025-10-21 奈良先端科学技術大学院大学

奈良先端科学技術大学院大学、理化学研究所、京都大学の共同研究チームは、寄生植物が自分や近縁種に寄生しない「自己回避」機構を世界で初めて分子レベルで解明した。モデル植物コシオガマの変異体解析により、配糖化酵素UGT72B1が寄生開始の合図となるフェノール性物質(HIFs)をグルコシル化し、不活性化することで自己寄生を防ぐことを発見。この酵素が壊れると、自身が作り出すHIFsに反応して宿主がいない環境でも寄生器官(吸器)を形成した。さらにUGT72B1は宿主植物にも存在し、寄生活性を抑制することが確認された。寄生植物特有の広範な基質特異性が、自己識別を可能にしているという。この成果は『Science』誌に掲載され、寄生雑草被害を防ぐ新たな農業技術開発につながると期待される。

寄生植物は自分の仲間をなぜ襲わない? ~「自己回避」の仕組みを世界で初めて解明~寄生雑草の新たな防除戦略に期待
図1 spoh1 変異体は宿主がいない条件で、前駆吸器(白鏃)を形成する(上)。自発的に形成した前駆吸器(右下)の形は、吸器誘導物質により誘導された野生型のもの(左下)と同様であった。

<関連情報>

内因性吸器誘導因子のグルコシル化は寄生植物における血縁回避の基盤となる Glucosylation of endogenous haustorium-inducing factors underpins kin avoidance in parasitic plants

Lei Xiang, Songkui Cui, Simon B. Saucet, Moe Takahashi, […] , and Satoko Yoshida
Science  Published:23 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/science.adx8220

Editor’s summary

Parasitic plants can be devastating to crops. Plants in the Orobanchaceae family are typically parasitic but rarely parasitize their own or closely related species. Xiang et al. identified an enzyme in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum that conjugates sugars to phenolic compounds involved in stimulating the formation of the parasitic organ called the haustorium (see the Perspective by Runo). By inactivating its own haustorium-inducing factors, the parasitic plant ensures that it will not infect itself or its kin. By comparison, the sugar-conjugation enzyme in the model mustard family plant Arabidopsis thaliana has different substrate specificity, meaning that haustorium-inducing phenolics remain active and the plant can be parasitized. —Madeleine Seale

Abstract

Parasitic plants rarely attack themselves, suggesting the existence of a kin-avoidance mechanism. In the root parasitic plant Phtheirospermum japonicum, prehaustorium formation is triggered by host-secreted haustorium-inducing factors (HIFs), but it is unresponsive to its own exudates. Here we report the identification of the spontaneous prehaustorium 1 (spoh1) mutant, which forms prehaustoria without external host signals. spoh1 harbors a point mutation in the gene encoding uridine diphosphate–glucosyltransferase UGT72B1, an enzyme that glucosylates and thereby inactivates phenolic HIFs. PjUGT72B1 has a different substrate specificity than its ortholog of the host Arabidopsis. Introduction of PjUGT72B1 into Arabidopsis reduced prehaustorium induction activity, indicating that UGT72B1 regulates haustorium induction by hosts. Our findings suggest that Orobanchaceae hemiparasitic plants have evolved kin-avoidance mechanisms through the glucosylation of endogenous HIFs.

生物環境工学
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