寄生植物は宿主が開花する時期を“ 盗聴”して一緒に開花する

plants

Credit:中国科学院
reference: smithsonianmag

ネナシカズラ(Cuscutaまたはdodder)は他の植物に寄生して水分や栄養を奪う寄生植物として知られています。

中国科学院の植物学者ジャンチャン・ウー氏ら研究チームは8月31日「PNAS」誌に、このネナシカズラが宿主植物の開花時期を「盗聴」して一緒に開花していると報告しました。

ネナシカズラは宿主植物の開花タンパク質を読み取って、自分にとって一番都合のいいタイミングで開花していたのです。

このような巧妙な方法を取るネナシカズラの生態とは、一体どのようなものなのでしょうか。

ネナシカズラは寄生する

Credit:Bogdan/wikipedia

ネナシカズラは100~170種ほどのつる性寄生植物であり、温帯から熱帯にかけて世界中に広く分布しています。

この植物は他の植物と多くの点で異なっています。通常の植物は葉と地中に張り巡らした根から栄養や水分を得ますが、ネナシカズラはそれらの代わりに吸器(寄生根)を使って宿主から栄養と水分を奪うのです。

そのためネナシカズラは、その名の通り根を張る必要がありません。

地表に落ちたネナシカズラの種子は最初にその場で発芽し固定根を地中に伸ばします。ところが成長して他の植物に巻き付いて寄生できると、その固定根を枯らして無くしてしまうのです。

また葉はあるものの非常に小さく、葉緑素を持たず光合成しないものがほとんどです。そのため黄色や赤色の紐やツタのような外見をしています。

このように、ネナシカズラは生きていくためのほとんどのエネルギーを宿主から得ているわけですが、それは開花と種子生産プロセスも例外ではありません。

ネナシカズラは宿主の開花タイミングを狙っている

Credit:Michael Becker/wikipedia

通常、植物は開花時に多くのエネルギーを使用し、たくさんの種子を生成できるようにします。

ネナシカズラが目をつけたのが、この宿主の開花プロセスに目をつけています。たくさんの養分が巡っている開花プロセス時に自分も開花させることで、自身の開花に必要な多くの養分を得ようとするのです。

しかし、ここで疑問が生じます。ネナシカズラは「どのように宿主の開花時期を知るのか?」という点です。

通常の植物は開花の適切な時期を認識するために、葉をセンサーとして使用しています。適切な環境になると葉でFTタンパク質(FLOWERING LOCUS T protein)が生成され芽に移動することで、開花を誘導するのです。

Credit:京都大学

これはつまり開花時期が植物の種類・環境・個体差によって大きく変わってくることを意味します。ネナシカズラが開花を同期させるのは困難なはずです。

もしネナシカズラが宿主よりも早く開花してしまうと、得られる養分が少なく大きな成長が見込めません。種子も少なくなってしまうでしょう。

逆に開花が宿主よりも遅くなっても、その宿主が既に養分を使い果たしていたり枯れていたりするため、十分な種子生産を望めません。

つまり、ネナシカズラは「宿主と同時に開花する」ための何らかの秘密を持っているのです。そして今回の研究で、その秘密が明らかになりました。

ネナシカズラは宿主の開花シグナルを盗聴し同期する

Credit:中国科学院

研究チームによって行われた最初の実験では、1種のネナシカズラを3種の異なる宿主に寄生させ、それぞれの開花時期を観察しました。

彼らの予想どおり、宿主はそれぞれ異なる時期に開花しました。そして各寄生パートナーも自身の宿主と同期してそれぞれ別の時期に開花したとのこと。

ネナシカズラの同期開花は実験でも証明されたのです。

続いて同期方法の調査が行われました。研究チームが焦点を当てたのは植物の開花シグナルであるFTタンパク質です。

実験では、FTタンパク質を生成しない遺伝子操作された宿主が用意されました。そしてこれにネナシカズラを寄生させたところ、ネナシカズラは開花しなかったのです。

また次の実験ではFTタンパク質に蛍光タンパク質を付着させ観察し、ネナシカズラの開花遺伝子との相互作用を確認することもできました。

ネナシカズラは宿主のFTタンパク質の動きを盗聴し、開花タイミングを同期させていたのです。

この新しい発見に対して、バージニア工科大学の植物学者ジェームズ・ウェストウッド氏は「ネナシカズラと宿主植物の同期が、この論文のように明確に示されたことは1度もありません」と述べました。

このように寄生植物の巧妙な盗聴テクニックは、世界中の植物学者を驚かせており、更なる調査が望まれています。

あわせて読みたい

SHARE

TAG