匂いを介した植物間コミュニケーションは微生物との共生関係を変える

植物が動物から食害などのダメージを受けると、葉から匂い放出されます。周囲の植物はこの匂いを受容して防御を高めることで、将来の食害されることを防ぐことができます。このような現象を匂いを介した植物間コミュニケーションと呼びます。この研究では、匂いを受容したダイズでは、防御機能（サポニン濃度）が高まるだけでなく、根の根粒の数が減少することを発見しました。さらに、匂いを受容したダイズが生育した土壌では、炭素と窒素含有量の比率が変化していることが分かりました。このことから、地上部で起きた匂いを介した植物間コミュニケーションが、植物の防御物質の増加をよって地下部での植物と微生物の共生関係や土壌環境をも変化させていることが示されました。

Takahashi Y., Shiojiri K., Yamawo A.* (2021) Aboveground plant-to-plant communication reduces root nodule symbiosis and soil nutrient concentrations. Scientific Reports 11; 12675.

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つる植物は自身への巻きつきを回避できるか？

つる植物が自分に巻き付いているところを見たことはありますか？自身か他の個体かを見分ける能力を自己認識能力と呼びます。今回、私たちの調査・実験からブドウ科のヤブガラシやウリ科のゴーヤ、トケイソウ科のパッションフルーツのといったつる植物の巻きひげが自己を認識し、自己への巻きつきを回避する自他認識能力を備えていることが明らかになりました。そしてこれは、植物の地上部において自他認識が見つかった初めての例となりました。

Sato M., Ohsaki H., Fukano Y., Yamawo A.* (2018) Self-discrimination in vine tendrils of different plant families. Plant Signaling & Behavior. e1451710.

Fukano Y., Yamawo A.*(equal contribution) (2015) Self-discrimination in the tendrils of the vine Cayratia japonica is mediated by physiological connection. Proceedings of the Royal Society B. 282: 20151379.

種子は同種の葉を手がかりにして「安全地帯」で発芽する

植物の芽生えは、発芽後すぐに既にその場所で成長してる他の植物と土壌養分などの資源をめぐる競争に曝されます。そのため、芽生えが生き残るためには、競争相手が少ない環境で発芽することが重要なポイントになります。 空き地などでもよく見られるエゾノギシギシでは、古くなり落葉した葉に他種の植物の発芽や成長を抑える物質が含まれることから、大きな親株の周囲は他種の植物が生育しにくい環境となります。エゾノギシギシの芽生えは、このような環境でも生き残り成長できることが知られています。つまり、エゾノギシギシの芽生えにとって、大人のエゾノギシギシの周囲は、他種植物が存在しない「安全地帯」となっているのです。この研究では、エゾノギシギシの種子の発芽が、同種の葉から浸出する水溶性の化学物質によって促進されることを発見しました。さらに、今回の結果をふまえて、これまで報告されてきた生物的環境に対する種子の発芽応答について整理したところ、種子は主に発芽率に関する「発芽の促進・抑制」と発芽タイミングに関わる「発芽の加速・遅延」の４つの応答を示すことで、様々な生物的環境に対応していることがみえてきました。

Ohsaki H.*, Mukai H., Yamawo A.* (2020) Biochemical recognition in seeds: Germination of Rumex obtusifolius is promoted by leaves of facilitative adult conspecifics . Plant Species Biology. 35: 233-242.

アリが減るとナメクジが増える？

Ohwada K., Yamawo A.* (2021) Functional roles of ants in a temperate grassland. The Science of Nature 108: 56.

葉の損傷は根っこの伸び方に影響する？

Yamawo A.*, Ohsaki H., Cahill Jr, JF. (2019) Damage to leaf veins suppresses root foraging precision. American Journal of Botany, 106: 1126-1130.

植物はパートナーとなるアリを認識できるか？

Yamawo A., Tokuda M., Katayama N., Yahara T., Tagawa J. (2015) Ant-attendance in extrafloral nectar-bearing plants promotes growth and decreases the expression of traits related to direct defenses. Evolutionary Biology, 42: 191-198.

種子は複数の環境情報を認識できるか？

私たちが生きる世界は、様々な環境刺激で溢れています。私たちは、食物を獲得し、外敵から逃れ、配偶者を得て繁栄するために、必要なときに必要な環境刺激を情報として利用する能力を進化させてきました。 　この研究では、植物の種子が競争相手となる他種と同種の存在という2つの情報に基づいて、発芽タイミングを早めることを発見しました。さらに、他種の種子が存在する場合には、同種の種子との発芽の同調性が高くなることもわかりました。これらの結果は、種子　が何らかの方法で互いに発生段階に関する情報を伝達し合っていることを意味しています。