地球が温暖化するにつれて、キヌア（Chenopodium quinoa）のような高い耐性を持つ作物がますます注目を集めています。これらの作物は厳しい条件下でも成長することができる特性を持っています。南米アンデス地域原産の古代作物であるキヌアは、非常に塩分と乾燥に強いです。その葉は、表皮塩集積細胞（Epidermal Bladder Cells：EBC）と呼ばれる小さな液体で満たされた風船で覆われていると考えられていましたが、これがストレス耐性の源であるとされてきました。しかし、2023年10月17日に『Current Biology』に発表された研究では、EBCは実際には塩分や乾燥に対して保護するのではなく、昆虫や細菌に対する物理的および化学的保護を提供していることが明らかにされました。EBCは、葉面へのアクセスを遮断するシールドとして機能し、草食昆虫に有毒な化合物、例えばオキサル酸を含んでいます。EBCの機能を理解することは、特定の条件に適応したキヌア品種の育種に役立ちます。この『Current Biology』のオープンアクセス論文は、「Epidermal Bladder Cells As a Herbivore Defense Mechanism」（草食動物の防御機構としての表皮塩集積細胞）と題されています。
EBCは、葉の表面を覆う変化した毛、つまりトリコームです。長い間、それらは塩分や乾燥耐性に関与していると考えられていましたが、最近の研究では、植物が通常草食動物に対する防御に使用する化合物、例えばオキサル酸やサポニンで満たされていることが示されました。
コペンハーゲン大学のマックス・ムーグ博士（Max Moog, PhD）とマイケル・パルムグレン博士（Michael Palmgren, PhD）は、同僚たちと共に、EBCを生成しない突然変異体や、EBCを削除するためにこすり取られた植物を使用して、その機能を調査することに決めました。
EBCを持たない野生型とEBCフリーの植物を比較したところ、EBCがキヌア植物を乾燥や塩分ストレスから守ることはありませんでした。実際、EBCを持つ野生型の植物は、植物がそのEBCに水を向けるため、葉細胞に比べて乾燥耐性が低下しました。
乾燥や塩分の実験で使用された植物は、成長室の非常に管理された環境で育てられました。チームがキヌア植物を温室で育てたとき、予期しないことに気づきました。温室には時々、一般的な温室害虫であるハダニの発生がありました。野生型の植物は通常通り成長しましたが、EBCフリーの植物は非常に成長が阻害されました。植物を観察すると、野生型の植物の新芽はEBCで密に覆われており、EBCの密度が低い古い葉にのみハダニが見られました。しかし、EBCフリーの植物の新葉はハダニで厚く覆われ、新しい成長は感染から約2週間以内に死滅しました。
もう一つの一般的な昆虫害虫であるニジュウヤホンテントウ（Tetranychus urticae）についてのテストでは、EBCがダニが葉面にアクセスするのを遮断したことが示されました。EBCで密に詰まった葉は、ダニが単純に葉面にアクセスできなかったため、食害を受けませんでした。
研究者らはまた、ダニがEBCを摂取しなかったことに気づきました。その理由を調べたところ、EBCは葉（10mM）よりもはるかに高い濃度（100mM）でオキサル酸を含んでいるためでした。EBCを傷つけると、オキサル酸の濃度は24時間以内に倍増しました。この濃度のオキサル酸をダニに与えたところ、約5％の生存率でした。
さらなるテストでは、EBCが大きな葉を食べる草食動物であるヨトウムシ（Spodoptera exigua）の第一齢幼虫を阻止し、一般的な植物病原菌であるトマトの疫病菌Pseudomonas syringae pv. tomato DC300の感染を防いだことが示されました。これはおそらく、細菌が葉面に到達するのを防ぐ物理的障壁を形成することによるものです。
キヌアは多くの研究の対象となってきた古代の作物ですが、まだ新しいことを学ぶことがあります。EBCが乾燥ではなく植物の害虫に対して防御していることを理解することは、害虫または乾燥に対してより抵抗力がある新しい品種を育て、さらに多様な条件下で持続可能に栽培することを可能にするでしょう。
by Science Writer Kim Woolcock
