植物は、他の植物から得た遺伝子をどう自分のものにするのか
―「第43回日本植物バイオテクノロジー学会」で発表―

サントリーグローバルイノベーションセンター株式会社（SIC）は、寄生植物のネナシカズラ属（Cuscuta）が、他の植物から水平伝播によって獲得した遺伝子が、その後どのような進化をたどってきたのかを明らかにしました。本研究成果を「第43回日本植物バイオテクノロジー学会（鳥取）大会」で発表しました。

研究の背景

ネナシカズラは、他の植物に寄生して生育する植物です。これまでの研究から、寄生する相手（ホスト）から「遺伝子水平伝播（Horizontal Gene Transfer：HGT）」によって、さまざまな外来遺伝子を獲得してきたことが知られています。

研究グループは、複数のネナシカズラのゲノムを解析する中で、ゴマ科植物がセサミンを合成する際に働く酵素（PSS）の遺伝子と高い相同性を持つCYP81Q遺伝子に着目しました。

研究成果

1 他の植物から獲得した遺伝子が現在も機能
ゲノム解析などから、ネナシカズラのCYP81Q遺伝子は、かつて寄生していたホスト植物から水平伝播によってもたらされたことが示されました。

また、この遺伝子はセサミン関連リグナン代謝物が蓄積する種子で発現し、酵母で発現させるとPSS活性を保持していました。これらの結果から、他の植物から獲得した遺伝子が、現在もネナシカズラの中でセサミン合成に関わる酵素として機能していることが強く示唆されました。

2 寄生を介した遺伝子水平伝播の可能性を示す現象を確認
ネナシカズラに寄生されたゴマでは、被寄生部位でPSS遺伝子の発現が誘導され、その転写物がネナシカズラの茎の中へ輸送されていることを確認しました。また、ネナシカズラはゴマをホストとして開花・結実することができました。

こうした結果は、ネナシカズラが寄生を介してホスト植物から遺伝子を獲得してきた過程を考えるうえで重要な手がかりとなります。

3 獲得した遺伝子が、その後も構造的に変化
さらにCYP81Q遺伝子を詳しく解析したところ、水平伝播後にイントロンが増加し、そこにはトランスポゾンと呼ばれる可動性の遺伝因子や、その痕跡が共通して見つかりました。

これは、外から取り込まれた遺伝子がそのまま保存されてきたのではなく、ネナシカズラのゲノムの中で構造的な変化を受けながら、その酵素機能を維持してきたことを示しています。

研究の意義と今後の展望

今回の研究から、ネナシカズラが寄生を介して他の植物から遺伝子を獲得しただけでなく、その遺伝子が新たなゲノム環境の中で構造を変化させながら、機能を維持してきた進化の過程が見えてきました。

自然界で観察される遺伝子水平伝播を「遺伝子が種を越えて移動する」という現象だけでなく、移動した遺伝子がその後どのように受け入れられ、機能していくのかという視点から捉えることで、植物が進化の過程で新たな遺伝子や機能を獲得してきた仕組みへの理解がさらに深まることが期待されます。

SICでは、こうした基礎研究の積み重ねを通じて、植物が持つ多様な生命現象への理解を深め、植物科学のさらなる発展につなげていきます。

発表概要

学会名
第43回日本植物バイオテクノロジー学会（鳥取）大会

会期
2026年9月4日（金）～9月6日（日）

会場
とりぎん文化会館、鳥取市民会館

演題名
Cuscuta属のゲノム解析が明らかにしたCYP81Q遺伝子の水平伝播によるリグナン特化代謝の進化

発表者
小埜 栄一郎¹、清水 皇稀²、瀬川 天太¹、村田 純³、豊永 宏美³、白石 慧³、高川 仁起⁴、堀川 学³、横山 隆亮⁴、星野 敦⁵⁶、青木 考²

所属
1　サントリーグローバルイノベーションセンター株式会社
2　大阪公立大学大学院農学研究科
3　公益財団法人サントリー生命科学財団
4　東北大学大学院生命科学研究科
5　基礎生物学研究所
6　総合研究大学院大学

関連する研究成果

ネナシカズラ属のゲノム進化に関する研究
https://doi.org/10.1093/pcp/pcag002

遺伝子水平伝播後のCYP81Q遺伝子の進化に関する研究
https://doi.org/10.1093/plphys/kiag335
SICリリース: https://www.suntory.com/sic/whatsnew/news-release/article/20260908/