Fusicoccin-A（FC-A）は植物病原菌が作るphytotoxinで、気孔を過剰に開かせて水分を失わせることで知られています。ところが2024年の Scientific Reports 研究では、十分な水と光がある条件でFC-Aを適切に使うと、シロイヌナズナとコマツナのbiomassが増えました。
FC-AはPM H+-ATPaseと14-3-3の結合を安定化する
FC-Aはguard cellのplasma membrane H+-ATPaseと14-3-3 proteinのinteractionを安定化します。これによりH+-ATPaseが活性化し、気孔開口が促進されます。
通常は過剰蒸散による毒性につながりますが、水分不足を起こさない環境ではCO₂取り込みとphotosynthesisが増える方向にも働きます。
Arabidopsisでは15日間のdaily treatmentで約30% biomass増
10日齢ArabidopsisへFC-Aを0.3〜30 µMで毎日15日処理したところ、30 µM区では地上部fresh/dry weightがcontrolより約30%増えました。FC-Jもgrowth promotionを示し、よりhydrophilicなFC-Hでは効果が見られませんでした。
このstructure-activity relationshipは、単なるstress effectではなくH+-ATPase–14-3-3 interactionのstabilizationが主要機構であることと整合します。
コマツナでも増えたが、高doseでは毒性が戻る
コマツナをhydroponic greenhouseで育て、FC-Aを28日間daily treatmentすると、48 pmol plant−1 day−1までfresh/dry biomassが増加しました。
一方、480 pmol plant−1 day−1ではleaf size・number低下や部分的なwiltingが観察されました。つまりFC-Aは「毒か成長促進剤か」の二択ではなく、dose・水分・光条件で効果が反転する化合物です。
まだ農業用biostimulantではない
旧記事では将来のbiostimulantとしてかなり近い印象を与えていました。しかしこの研究はArabidopsisとコマツナでのproof-of-conceptです。crop yield、field performance、residue、安全性、散布cost、環境影響、各国の農薬・plant growth regulator規制は未評価です。
特に気孔を開く作用はdrought条件では逆効果になり得ます。実用化するなら、chemical structureを最適化し、作用時間とdose windowを精密に制御する必要があります。
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参考文献
- Kiriyama H et al. Fungal toxin fusicoccin enhances plant growth by upregulating 14-3-3 interaction with plasma membrane H+-ATPase. Scientific Reports. 2024;14:23431. https://doi.org/10.1038/s41598-024-73979-4
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