この植物の匂いって一体なに？ 素朴な疑問から始めて、真相に迫っていく塩尻教授の研究スタイル

植物は、動物と違う。動ける動物とは異なり、植物は自力では動けません。当たり前の話ですが、一方では植物も動物と同じように細胞から構成されているなど、共通点もたくさんあります。

では、植物もコミュニケーションしているといえば、どのように感じるでしょうか。もちろん人のようにことばを使ったコミュニケーションを行っているわけではありません。けれども、植物は植物なりのやり方で、確かにコミュニケーションしています。龍谷大学農学部生命科学科の塩尻かおり教授は、植物の匂いに注目しました。同じキャベツなのに、条件によって違った匂いを出していることに気づいたのです。「あれ！匂いが違う。一体どうして？」――。ふとした疑問を出発点に研究の世界に踏み込んでいった塩尻教授は、植物のさまざまなコミュニケーションを解明しています。

キャベツの生存戦略――自分を食べにくる相手によって匂いを変える

──　植物の匂いに注目して研究していらっしゃると伺いました。

塩尻：たとえば、キク科の植物ヨモギは和製ハーブとも呼ばれて、春になると独特な香りを漂わせています。そのヨモギを切ると、今までの香りとはまた別の強い匂いを発します。これはヨモギが外から刺激を受けた際に出す匂いです。なぜ切られたときには、普段と異なる匂いをだすのでしょうか。実は植物は匂いによって、いろいろな機能を果たしている実態がわかってきました。その一例が、キャベツの出す匂いです。

──　キャベツが匂いを出すのですか。

塩尻：キャベツは特有の化学成分を持っているので、それを好む虫たち、たとえばモンシロチョウなどが寄ってきます。そしてモンシロチョウに食べられると、ある匂いを出します。一方でキャベツは、コナガと呼ばれるガの好物でもあります。そこで面白い事実が明らかになりました。キャベツは、モンシロチョウに食べられたときと、コナガに食べられたときでは違う匂いを出しているのです。なぜ、そんな面倒なことをキャベツはするのでしょうか。そこには当然何らかの意味が、それもおそらくは生存に関わる重要な意味があるはずです。そう考えて調べていくと、とても興味深い事実が明らかになりました。

──　異なる匂いには意味があったのですね。

塩尻：その通りで、キャベツは出す匂いを変えて、特定の異なる虫を呼び寄せていたのです。モンシロチョウに食べられたときに出す匂いは、モンシロチョウの天敵となるハチを呼び寄せます。コナガに食べられたときも同様で、匂いがコナガの天敵となる別のハチを呼び寄せるのです。つまりキャベツは自分を食べに来た相手に応じて、異なる匂いを発して、その天敵を呼び寄せている。天敵のハチは、モンシロチョウやコナガに寄生して退治してくれます。要するにキャベツは出す匂いを使い分けて、自分の身を守っているのです。これはキャベツとハチ、つまり植物と虫たちの間の一種のコミュニケーションと考えられます。ただしキャベツが、モンシロチョウとコナガの違いをどうやって見極めているのかは、まだわかっていません。

画像提供：塩尻教授

──　違いを見極めているのは間違いない、けれども、どうやって見極めているのかはわからない？

塩尻：今のところ仮説は3つ考えられています。第1は、モンシロチョウとコナガではキャベツの食べ方が異なるので、その違いを認識しているのではないか。第2は、食べるときに出る唾液が違うから、キャベツが虫たちの唾液の違いを感じ取っている可能性もありえます。第3は、昆虫たちの口の中にいる微生物も違うので、その違いを認識しているとも考えられます。このように仮説は立てられているものの、現時点ではまだ答えは出ていません。いずれにしても、このように特定の植物とそれを食べる虫、さらにその虫を食べる虫の間に生まれる特別な関係は「三者系」と呼ばれて、重要な研究テーマとなっています。

異なる植物間のコミュニケーション

──　ことばを持たない植物は、匂いでコミュニケーションしている可能性があるのですね。

塩尻：匂いをことばのようなツールと考えれば、植物同士でコミュニケーションしている可能性も考えられます。このテーマにまったく異なるアプローチから研究に取り組んだ2人の研究者がいます。その1人、京都大学の高林純示先生は、分子生物学的なアプローチから遺伝子に着目しました。植物は防衛遺伝子と呼ばれる、虫に食べられたときだけ発現する遺伝子を持っています。隣の植物が虫に食べられると、特定の匂いを発します。するとその匂いを一種の危険信号として受け取った植物も、防御遺伝子を活性化させていたのです。

一方でUC Davis（カリフォルニア大学デービス校）のリチャード・カルバン博士たちは、セージブラシと呼ばれるヨモギの一種のそばに、野生のタバコを置いて変化を観察しました。セージブラシを切って匂いを出させて、それがタバコにどのような影響を与えるかを調べたのです。その結果、匂いを受容させたタバコは、匂いを受容させていないタバコと比べて、野外において虫から受ける被害が少なく、種子も多く残せるとの結果を発表しました。高林先生の論文は「Nature」、カルバン博士の論文は「Ecology」、どちらも2000年に掲載されました。

これらの研究によって、匂いを介して植物同士がコミュニケーションしていることが科学的に証明されたのです。ただ、匂いを通じてお隣さんに「危ないぞ！」警告しているのか、あるいは聞き耳をたてたお隣さんが危険が迫ってきていることを知ったためなのか、については現在も議論がなされているところです。

ちなみにこの2人は、いずれも私の先生です。

──　同じ種類の植物だけでなく、異なる植物の匂いも感じ取っているのですか。

塩尻：そのとおりです。たとえばセイタカアワダチソウの匂いをダイズに嗅がせると、ダイズは防御反応を起こして虫に食べられにくくなります。その結果、ダイズの種である豆がたくさんできる。さらに驚くべき結果も明らかになっています。セイタカアワダチソウの匂いを嗅がせたダイズは、その成分として含まれるサポニンやイソフラボンといったヒトにとって良いとされる成分（機能成分）が増えていたのです。実験では、とりあえずダイズの成長段階の3週間だけ、匂いを嗅がせています。これだけでも明らかな変化が起こりました。匂いを嗅がせる時期や期間などによっては、サポニンやイソフラボンをもっと増やせる可能性があるのではと考えています。

セイタカアワダチソウの匂いにより、ダイズはサポニン濃度を上昇させると同時に、地下では根粒を減らしている。
画像提供：塩尻教授

──　ダイズのイソフラボンを増やせるなら、サプリメントや健康食品に活用できそうです。

塩尻：その可能性はありますね。ほかにも実用性の面から、イネと雑草のコミュニケーションについての研究も進めています。あぜ道に生えている雑草を集めてきて、苗床段階のイネに嗅がせてみました。するとイネの防衛能力が高まり、収穫量が高まったのです。雑草にはヨモギ、スギナ、クローバーなどが混ざっているので、どの匂いが効果的なのかを特定するのが今後の課題です。研究が進めば、稲作を行うときに、農薬の代わりに雑草を使える可能性が出てきます。また、面白いのですが、イネにセイタカアワダチソウの匂いを嗅がせると、逆効果になる事実も明らかになっています。植物同士の相性っていうのもあるようで、どの組み合わせがよくてどの組み合わせがわるいのかを明らかにして、その理由を探っていくのも面白そうです。

樹木同士の知られざるコミュニケーション

──　匂いによる植物間のコミュニケーション、とても興味深いです。

塩尻：ヒトでも個人によってちょっとずつ匂いがちがうように、植物も同種であっても個体ごとに匂いが異なります。その匂いは遺伝子レベルで血縁度の近い個体ほど、よく似た匂いを出すのです。そして、とっても面白いのですが、植物はどの個体からの匂いなのかを認識しているということが、セイタカアワダチソウやセージブラシで実証されています。自分に近い遺伝子をもった個体がやられていることを匂いで感じると、より強く防衛をするのです。これは、私たちに例えるとわかりやすいかもしれません。親兄弟がかかりやすい病気には、自分もかかりやすいことが多い。だから血縁者がかかった病気に対しては、より注意をするようになります。私たちは「xxの病気にかかったから注意してや」と言葉で伝えたり、たとえば兄弟が◯◯の病気にかかったのを見て、自分も気をつけなくてはと気づきます。このような情報を植物は匂いで伝え、相手もそれを認識しているのです。このように、植物は、匂いだけでもとても詳細な情報を伝達しているのですが、コミュニケーションツールはそれだけでなく、匂いを使わないコミュニケーションの存在も明らかになっています。森などではよく同じ種類の樹木が、隣り合って生えています。この樹木同士も一種のコミュニケーションを行っていますが、この場合は匂いを使うと同時に、匂い以外の手段も使っています。

──　樹木同士のコミュニケーションでは、匂い以外の手段も使われるのですか。

塩尻：しかも、樹木同士が直接何らかのやり取りをするわけではなく、菌根菌と呼ばれる菌類、つまりカビの一種を介してコミュニケーションしているようなのです。菌根菌は、植物と共生しています。光合成によってつくられた炭素化合物などを植物から受け取り、その代わりに土中のリンなどの養分を共生相手の植物に供給しているのです。そして隣り合っている樹木の片方が弱っているときには、元気な樹木から菌根菌を通じて、栄養分となる炭素や窒素などが弱っている方へ送られる。同種の樹木が隣り合っているとはいえ、土中で根がつながっているわけではありません。けれども樹木同士は菌根菌を通じて、栄養分をやり取りしている。非常に不思議な現象で、なぜ片方の樹木が弱っているとわかるのか。その認知メカニズムなどは、今のところ不明です。

──　植物にも何らかの感覚器官があり、刺激に対して反応していると考えればよいのでしょうか。

塩尻：その問いには、今のところ答えられません。菌根菌を介したコミュニケーションでも、弱っている樹木が「栄養分が足りないから何とかしてくれ」と助けを求めているのか、それとも元気な樹木が弱っている樹木に対して「ちょっと危なくない？　栄養を分けてあげるね」と気配りをしているのか。あるいは菌根菌が、両者の様子を察知して自発的に動いているのか。現時点では謎だらけであり、だからこそ面白くて仕方がないのです。そんな植物の中には、千年単位で長生きするものもあります。長寿の秘密の解明など植物の研究が進めば、私たちに多くのメリットをもたらしてくれる能性があります。

「これなに？」を「こんなことがわかったよ！」に

──　そもそも幼い頃から植物に興味を持っていたのでしょうか。

塩尻：小学校のころから理科は好きでしたが、得意だから好きだった気がします。これは面白い！もっと深く知りたい！と思ったのは、予備校生のときです。予備校の生物の先生が動物行動学を専門にしていた方（現在、鳴門教育大学）で、動物行動学や生態学に興味をもちました。大学では生態学だなって思っていましたが、大学選びは完全に住む場所から決めました。京都出身なのに北海道大学に進んだ理由は、雪に強い魅力を感じていたからです。雪とともに暮らしたい、だったら北大しかない……、かなり単純ですね。とはいえ、北大での研究室を選ぶ段階で生態学ができるところを選びました。そこで、虫媒花であるオオバナノエンレイソウの研究に取り組んだのが、植物のコミュニケーションへの入り口となりました。

──　大学院から京都に戻っています。

塩尻：研究が面白くなって、大学院に進もうと決めました。ところがその段階で仲のよかった友だちがみんな、就職などで北海道を離れるというのです。一人取り残されるのはさびしいから嫌だなと思って京都に戻ることにしました。そして京都大学で出会った高林先生が、私を本格的な研究に導いてくださいました。実をいうと修士1年の時点で、就職先が決まっていたのですが、キャベツの研究がおもしろくて内定を断ってしまいました。それからは博士課程を経て、先生の研究室でポスドクを1年やらせてもらいました。

──　ポスドクの先は、かなり厳しい道だったのではないですか。

塩尻：全く厳しいっていうのは感じませんでした。むしろ、好きなことやりたいようにしてお金もらえるなんて、最高やなあって思っていました。ただ、これは、雇用主によるようです。雇用主が時間や研究内容を決めているような人もいれば、高林先生のようにある程度やってっていうこと以外は、やりたいことを自由にやっていいよ。っていう人もいます。そしてその後、学振すなわち「日本学術振興会」の特別研究員に加えて海外特別研究員にもなれたので、研究費を支援してもらいながら合計5年間、自分の好きな研究をずっと続けることができました。続いて京都大学の「白眉プロジェクト」に応募し、助教として採用され、その後が今の龍谷大学となっています。くわえて何より、高林先生との出会いが大きかったと思います。将来研究職を志望して大学院に進むなら、良い先生と出会えるかどうかがとても重要だと思います。面白そうな研究だなとか、こういう研究したいなって思える先生を見つけたら、先生と会って話をするのはもちろん、研究室にいるほかの院生たちの雰囲気などもしっかり確かめておくべきですね。

──　現在はアメリカにいらっしゃると伺いました。

塩尻：1年間のサバティカル、つまり大学での職務から離れて海外で自由な研究活動に取り組める制度を利用しています。そこで、私にとってもう一人の恩師で、20年前に海外学振でお世話になったリチャード・カルバン博士がいるUC Davisに来ています。部屋を1つ借りて、論文を読んだり、これまでの仕事をまとめたり、もちろんカルバン先生と一緒に新しい研究プロジェクトに取り組んでもいます。家族と一緒に来ているので、独身のときとはまた違ったアメリカ生活を経験できて楽しいですね。特に、文化やシステムの違いを目の当たりにするのがとても面白いです。

──　研究職と育児を兼ねるのは大変ではないでしょうか。

塩尻：頼れるものをすべて頼る。それと、Give and Takeです。完璧である必要はなくて、とりあえず合格点に達していればよいっていうのが、私の育児と家事にいえることですね（周りにいわせたら、合格点ちゃうやろ、赤点をこせばやろ！っていわれるかもですが）。おかげで私は、4人の子どもに恵まれました。逆にいえば、時間に束縛されず、自分のやりたいときに（もちろん、締め切りに追われるときは多々ありますが）、仕事をすれば良いというライフスタイルを実現できるのも研究職の良いところだと思います。時間のないときには人に頼って、逆に時間に余裕のあるときはできることは助けてあげる。これで気持ちの負担も減ります。そして、何より研究職のよいところは、「これ何？」となにか疑問を持ったときに、その謎を自分で解明できる点にあります。そして謎が解けたときには、その過程も含めて人に伝える。するとみんなが「へぇ～、植物ってすごいね。」「やるな、昆虫って。」といって興味をもってくれる。そのうれしさを噛みしめるたびに、研究職は私にとっての天職だったと思いますね。

サバティカル制度を活用し、家族揃って海外生活を楽しめるのも研究者のメリットだ。
画像提供：塩尻教授

塩尻 かおり（しおじり かおり）

京都府生まれ。北海道大学で生態学を学び、京都大学農学研究科へ。昆虫と植物の相互作用の研究で修士課程および博士課程（農学）を修了、博士（農学）。カリフォルニア州立大学デービス校にて海外特別研究員（日本学術振興会）、京都大学生態学研究センターにて特別研究員（日本学術振興会）、京都大学白眉センター助教を経て、2015年4月より龍谷大学農学部植物生命科学科講師、2019年3月より同准教授、2021年4月より現職。（※所属などはすべて掲載当時の情報です。）

リケラボ編集部

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