形態機能学系のBarbaruah Baibhavさん、Feng Shuoさん、伊藤秀臣准教授らは、植物が放出する揮発性有機化合物（VOC）をあらかじめ短時間受け取ることで、その後の強い高温条件に対する耐性が顕著に高まることを見出しました。本研究は、植物が周囲の化学情報を利用して将来の環境変化に備える能力を持つこと、さらにその背景にクロマチン状態の変化を伴う遺伝子制御機構が関与していることを示しています。
植物はその場から移動できないため、熱波や猛暑といった急激な環境変化に適応できるかどうかが生死を分けます。通常は高温にさらされてから熱ショック応答を誘導しますが、近年の極端な気象条件では、その応答が十分に機能しない場合もあります。そこで我々は、傷害時などに放出される「香り」に注目しました。この香り成分が、周囲の植物にとって将来のストレスを予告するシグナルとして働いている可能性があると考えました。
実験では、モデル植物である シロイヌナズナ に対し、香り成分trans-2-ヘキセナールを短時間処理した後、通常条件で一定期間育成し、その後に強い高温ストレスを与えました。すると、事前にVOCを受けていない個体では著しい障害が見られたのに対し、処理を受けた個体では明らかに生存率が向上しました。
分子レベルでの解析からは、高温応答関連遺伝子や活性酸素（ROS）対策に関わる遺伝子群が、実際に高温にさらされる前の段階ですでに活性化されていることが確認されました。これは、植物がにおい刺激を合図として、防御機構をあらかじめ作動させていることを示しています。
さらに、ヒストン脱アセチル化酵素HDA6を介した解析により、この耐熱性の増強にはクロマチン構造の変化が関与していることが明らかになりました。すなわち、VOC刺激は一時的な遺伝子発現変動にとどまらず、遺伝子の応答性そのものを調節するエピジェネティックな再構築を引き起こしている可能性があります。
世界的に猛暑被害が拡大する中、本研究は植物が本来備えている防御能力を活用し、遺伝子改変を伴わずに耐熱性を高める戦略の可能性を提示するものです。今後、環境負荷の低い作物保護技術や持続可能な農業技術への展開が期待されます。
本研究は、北海道大学 IGPプログラムの支援を受けて実施されました。
掲載誌：Plant and Cell Physiology
タイトル：Volatile Organic Compounds Prime Heat Tolerance Through Chromatin-Dependent Heat Shock Pathways in Arabidopsis
著者：Baibhav R. Barbaruah, Shuo Feng, Hidetaka Ito
2026年2月28日
https://academic.oup.com/pcp/advance-article/doi/10.1093/pcp/pcag028/8502064
(A) 実験の流れ（模式図）
発芽後7日目の若い植物を用い、まず30分間だけ「におい成分（揮発性有機化合物）」にさらしました。比較のため、やや穏やかな高温（37℃、30分間）で“予行演習”を行う条件も設定しました。その後、植物を通常の温度（21℃）で2日間回復させてから、強い高温（45℃、30分間）を与えました。さらに7日間育て、最終的な生存状況を評価しました。
この実験により、においによる事前刺激が、その後の厳しい暑さにどの程度効果を示すかを調べました。
(B) におい処理後の生存率
におい成分または軽い高温処理を事前に受けた植物と、何も処理しなかった植物を比較し、強い高温ストレス後に生き残った割合（生存率）を示しています。
その結果、特定のにおい成分を事前に受けた植物では、生存率が大きく向上しました。また、遺伝子の働きを調節する仕組みに変化をもつ変異体では、においによる効果の現れ方が異なることも明らかになりました。