AMED研究開発課題データベース 日本医療研究開発機構（AMED）の助成により行われた研究開発の課題や研究者を収録したデータベースです。

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【成果報告書】

成果の概要

薬用植物の国内栽培化推進と創薬資源の開発を目的として、１．薬用植物新品種育成に関わる基盤技術開発研究、２．薬用植物の実用化栽培のための栽培適地マップの作成に関する研究、３．種苗供給体制の確立に資するための全国種苗マップの構築に関する研究、４．薬用植物総合情報データベースの情報更新と各種データを活用した多様性評価研究、５．国際的視野に立脚した薬用植物資源、関連情報の集積・調査研究、６．薬用植物エキスライブラリーを活用した創薬シーズ探索研究及び７．薬用植物のトランスクリプトームデータの整備と活用に関する研究を実施した。
１．薬用植物の国内栽培では、神経疾患の改善が期待されるロスマリン酸に着目し、葉のロスマリン酸含量が安定して高いシソ品種の開発を行った。ロスマリン酸およびペリルアルデヒド含量を指標に5世代にわたり選抜育種した結果、ロスマリン酸2.0%以上、ペリルアルデヒド0.4%の成分含量を有する系統を得た。そこでシソ属品種‘per-001’として2017年8月4日に品種出願を行い、その後、特性分類調査により既存品種との区別性が認められたことから、2020年11月19日に品種登録された（第28216号）。他方、シャクヤクの品種育成では、根のペオニフロリン含量および収量が安定して高い系統を目標に選抜した結果、調査年次が異なる3回の調査では根のペオニフロリン含量が3.7%～4.5%、アルビフロリン含量が0.19～0.28%、地上部の枯れ上がりが遅く根の収量が既存品種‘北宰相’や‘べにしずか’と比べ1.3～1.5倍に向上した系統を育成した。この系統はシャクヤク（薬用）品種‘夢彩花’として2019年10月24日に品種出願し（第34255号）、最終年度である今年度は、民間企業に有償で栽培権がライセンスされ、産地化が開始された。
２．薬用植物の実用化栽培のための栽培適地マップの作成に関する研究では、気象条件や土壌条件が異なる地点にて各種薬用植物の比較栽培試験を行うことにより、生育差から気象要因や土壌要因によって説明する生育モデルの作成が可能になる。引き続き、北海道内の地理的・気象的、土壌的な条件が異なるE町、N市、S市、B町、R町、M町の全6地点において、5年目の比較栽培試験を継続した。ダイオウについては、北海道にて想定されている栽培期間である5年間の栽培試験及び気象データより、生育モデルを開発した。一般的に植物の生育量は、基準温度以上の日平均気温を期間積算する有効積算気温が用いられている。しかし、通常の有効積算気温計算では、根乾物重と逆相関となっていた。これは、ダイオウの生育地は、中国北部、四川省、青海省の高原地域及びチベットなど、全般的に北海道より冷涼地であるため、極低温に対しては耐寒性を有するが、逆に夏季の高温気象条件に対しては弱く、生育停滞するものと考えられる。そこで、下限温度（基準温度）に加えて上限温度を設定し、その間を生育好適温度帯として、生育好適温度帯日数を説明変数として、線形回帰分析を行った。高温による生育停滞の影響を計算に加えた結果、目的変数である根の乾燥重量に対して、良好な寄与率が得られた。モデル構造は、2年栽培時にプロトタイプとして検討したが、5年栽培時においてもモデル構造を適用できることが明らかとなった。
３．種苗供給体制の確立に資するための全国種苗マップの構築に関する研究では、種苗供給体制の確立に資するために全国種苗マップの構築を目指し、48機関（大学，企業の薬用植物園の約6割）から薬用植物保有状況の情報を得られたので、代表植物として生薬カンゾウ、生薬マオウの基原植物の関する来歴（パスポートデータ）等の追加収集を引き続き行った。データベースに関しては、得られた種苗情報を提供するためのシステムを構築し、マオウ、カンゾウをモデル植物としてデータ入力を行った。また、将来実際に種苗分譲を可能とするための情報についても検査できるように項目を設定した。モデル植物に、トウキ、シャクヤク、カラスビシャク、ミシマサイコ、ハトムギを追加した。種苗供給体制の確立に資するための全国種苗マップの構築については、全国規模での薬用植物の保有状況を明らかにし、検索システムの枠組みも構築することに成功した。種類は限られるが、種子や苗の増殖も進んでいる。実際に種苗を配布するための準備ができたことは大きな成果と考える。構築した種苗データベースは、これから国内で薬用植物を栽培したいと考えている方の足掛かりになり、社会的ニーズにこたえるものである。
４．薬用植物総合情報データベースの情報更新と各種データを活用した多様性評価研究では、2010年に構築を始め、2013年3月より一般公開を開始した薬用植物総合情報データベース(MPDB)は、2018年には年間14万件を超える検索利用を記録し、大手検索サイトでもトップに表示されるなど、我が国を代表する薬用植物に関するデータベースとなった。MPDBのシステム拡充については、栽培適地マップ、種苗マップの二つの新規カテゴリーの整備を行い、登録及び公開システムをMPDBに実装した。また、富山大和漢薬データベースとの相互リンクを開始した。さらに、漢方処方を用いたランダム化比較試験研究等を論文化する際に、処方情報の引用先となるデータベース、STORK (Standards of Reporting Kampo Products)のUMINからMPDBへの完全移植を完了した。収載情報の拡充では、MPDB登録情報を活用した試料間の多様性評価の基本機能のひとつとして、異種植物種間において類似機能を有すると推定される遺伝子群を植物種横断的に抽出することが可能な、EST機能アノテーション横断検索機能をMPDBに実装し、主としてサポニンを生産する薬用植物17種の情報を収載した。国内栽培化情報：サジオモダカの栽培試験を石垣島の水田において実施し、石垣島における栽培適期の検討に加え、実生産に向けた白絹病の石灰窒素施用による予防法や、種子のゲル懸濁法による効率的播種法等の各種情報を整備した。得られた情報の一部は、栽培方法、栽培暦等としてまとめ、薬用作物産地支援協議会の発行する「栽培の手引き（３）」にて公開した。
５．国際的視野に立脚した薬用植物資源、関連情報の集積・調査研究では、(1) モンゴルの薬用植物資源：Saposhnikovia divaricataの品質評価と栽培拠点候補地の選定では、モンゴル東部産S. divaricataはprim-O-glucosylcimifuginと4’-O-β-D-glucosyl-5-O-methyl-visamminolの合計含量が中華人民共和国薬典規定の0.24%以上であり、「防風」の資源になり得る。上記成分を含むdihydrofurochromones含量は北東部のNorovlin産で高かったことから、同地域を栽培拠点の候補地とした。(2) ミャンマーの薬用植物資源：縮砂及びサラシアの品質評価と栽培拠点候補地の選定では、縮砂：基原種に関連するAmomum属植物の核遺伝子ITS領域、葉緑体遺伝子2領域の塩基配列において、タニンダーリ地域（基準標本の産地）のA. xanthioidesと中国産A. villosum var. xanthioidesは異なる遺伝子型を示すこと、またラオス産A. villosum（基準標本の産地）はA. longiligulareと同じ遺伝子型を示し、中国産A. villosumとは異なることが判明し、分類学上の再検討の必要性を示唆した。種子のGC-MS分析の結果も同様のグループ分けであった。サラシア：ITS配列から、南部の各地域にSalacia chinensis及びS. oblongaに類似したSalacia sp.が自生していることを明らかにした。幹及び根の水エキスにはα-グルコシダーゼ阻害活性が認められ、特にSalacia sp.の根はインド産生薬より強い活性を示し、チオ糖化合物1種の含量が高かった。縮砂及びサラシアともに栽培拠点候補地としてタニンダーリ地域を選定した。(3) ベトナム産桂皮の品質評価では、ベトナム産桂皮と中国産桂皮では、前者に(E)-cinnamaldehyde, coumarin後者にα-calacorene等の含量が高く、区別に寄与した。ベトナムの2系統間でもMN桂皮はcinnamyl acetate等、YB桂皮ではcadina-1(10), 4-diene等が高いことで区別された。ベトナム産桂皮は利点がある反面coumarin含量が明らかに高く、散剤・丸剤として配合する際には肝毒性に対する注意が必要であると考えられた。
６．薬用植物エキスライブラリーを活用した創薬シーズ探索研究では、高品質エキスライブラリーの構築とLC/MS情報付加及びエキスライブラリーを用いた生物活性評価の検討について、(1) エキスライブラリーのエンドトキシン活性試験を行い、2020年までに野外採取サンプル及び市場流通生薬エキス合計580点から測定値を得た。(2) 付加情報としての生物活性試験：（HBO1の発現量を制御する化合物探索）エキスライブラリー12,000点のスクリーニングを行った。ルシフェラーゼアッセイを用い35種類に絞り込み、2次スクリーニングは細胞増殖抑制試験を行い6種類に絞り込んだ、さらにルシフェラーゼアッセイで2種類に絞り込んだ。再検証した結果、この2種類の植物エキスがHBO1の転写誘導抑制を示すことが明らかとなった。その1種の葉を用い、HBO1 のプロモーター阻害活性標的にしながら分離を行ない、３種 (1-3) の化合物が単離され、2 (1 μM) 及び 3(10 μM) がHBO1 のプロモーター阻害活性を示した。（ヒアルロニダーゼ (HAase) 阻害活性）ライブラリ―エキス8000点を測定し8.6%に当たるサンプルで阻害活性を認めた。活性の見られた植物エキスのうち、コシダ地上部、ヒリュウシダ（根・根茎）について成分探索を実施した結果、コシダの地上部から2種、ヒリュウシダの根茎の抽出より14種、合計14種の化合物を単離した。（抗トリパノソーマ活性）愛媛県内で採取された植物エキス50点について、抗トリパノソーマ活性を指標にスクリーニングし、含まれる有効成分を探索を行い、ムラサキシキブ葉エキスが抗トリパノソーマ活性が高く、細胞毒性が低いことが明らかとなり、10種の化合物を単離、同定した。さらに、これら単離した化合物の抗トリパノソーマ活性を評価したところ、6化合物は、20 μg/mL以下の濃度でTrypanosoma bruceiの増殖を50%阻害することが明らかになった。
７．薬用植物のトランスクリプトームデータの整備と活用に関する研究では、強壮剤、鎮痛剤、利尿剤として果実を利用する生薬「山茱萸」の基原植物、ミズキ科サンシュユについて、トランスクリプトームとメタボロームの統合解析を行った。7つの組織について、LC-QTOF-MSを用いた代謝物の網羅解析（メタボローム解析）とRNA-seqに基づくトランスクリプトーム解析を行った。ノンターゲットのメタボローム分析によって、1,215代謝物をアノテーションした。薬効のある二次代謝物の組織特異的な蓄積が示された。またde novoトランスクリプトームアセンブリによって、発現遺伝子の96％をカバーするトランスクリプトームを得た。これらのトランスクリプトームの共発現解析により、サンシュユの生理活性物質として知られるイリドイド類、トリテルペノイド類、およびガロタンニン類の生合成に関与すると推定される候補遺伝子の同定に至った。さらにメタボロームとトランクリプトームの統合オミクス解析により、イリドイド蓄積と相関する45個のシトクロムP450(CYP)遺伝子を同定した。さらにイリドイド生合成経路の既知遺伝子とのネットワークベースの統合により、イリドイドの代謝に関連する7つの有望なCYPがさらに特定された。これらはサンシュユの品質マーカーとして利用可能である。

学会誌・雑誌等における論文一覧

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1.Rai, A., Rai, M., Kamochi, H., Mori, T., Nakabayashi, R., Nakamura, M., Suzuki, H., Saito, K., Yamazaki, M.: Multiomics-based characterization of specializedmetabolites biosynthesis in Cornus officinalis. DNA Research, 27, 1－15 (2020). 国外

2.Matsumoto, T., Tanaka, D., Yoshimatsu, K. et al. Application of cryobanking for Platycodon grandiflorum in vitro axillary buds using cryo-plate methods. In Vitro Cell.Dev.Biol.-Plant (2020). https://doi.org/10.1007/s11627-020-10119-3 国外

3.Kawakami, H., Fuchino, H., Kawahara, N.: Endotoxin contamination and reaction interfering substances in the plant extract library. Biol Pharm Bull. 2020, 43, 1767－75. 国外

4.ペーパーポットを用いたトウキの栽培研究（第１報）：屋内での育苗方法の検討と苗の選別方法の開発，工藤喜福，安藤広和，佐々木陽平，薬用植物研究，42 (1), 1-18. (2020). 国内

5.ジャノヒゲの栽培研究（その１）栽培種の選定と膨大部の形成に及ぼす環境要因について，尾崎和男，古平栄一，芝野真喜雄，薬用植物研究，42 (2), 11-22 (2020). 国内

6.吉松嘉代，河野徳昭，野崎香樹，坪田勝次，川原信夫：Cinnamomum cassia Blumeの植物組織培養による効率的増殖法の開発．AROMA RESEARCH, 21 (3), 211-219 (2020). 国内

7.Batsukh Z., Toume K., Javzan B., Kazuma K., Cai S.Q., Hayashi S., Atsumi T., Yoshitomi T., Uchiyama N., Maruyama T., Kawahara N., Komatsu K.: Characterization of metabolites in Saposhnikovia divaricata root from Mongolia. J. Nat. Med., 75, 11－27 (2021). doi: 10.1007/s11418-020-01430-9, 国外

学会・シンポジウム等における口頭・ポスター

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1.薬用植物総合情報データベースの拡充整備，河野徳昭，酒井英二，井上聡，木内文之，丸山卓郎，山崎真巳，松本敏一，岩本嗣，菱田敦之，五十嵐元子，安食菜穂子，林茂樹，乾貴幸，熊谷健夫，渕野裕之，吉松嘉代，川原信夫，日本薬学会第141年会，2021/3/26-29，国内．

国内　/　

2.味認識装置を用いた生薬エキスの味覚評価 (8)，ポスター，安食菜穂子，渕野裕之，川原信夫，日本薬学会第141年会，2021/3/26-29，国内．

国内　/　ポスター

3.カンプトテシン生合成解明を目指した統合オミクス科学，山崎真巳，ライアミット，北村智，齊藤和季，日本薬学会第141年会2021/03/28，国内，口頭

国内　/　口頭

4.Characterization and quantification of metabolites in Saposhnikovia divaricata roots from Mongolia，Batsukh Zolboo，當銘一文，Javzan Batkhuu，数馬恒平，林 茂樹，渥美聡孝，丸山卓郎，川原信夫，小松かつ子，第37回和漢医薬学会学術大会，2020/8/29-30，国内，ポスター．

国内　/　ポスター

5.ミャンマー産Salacia属植物の同定とα―グルコシダーゼ阻害活性，山本祥雅，劉 群棟，當銘一文，朱 姝，安食菜穂子，河野徳昭，川原信夫，小松かつ子，第37回和漢医薬学会学術大会，2020/8/29-30，国内，ポスター．

国内　/　ポスター

6.生薬シュクシャの基原植物の遺伝的多様性の解明，曽根美佳子，朱 姝，成 暁，Sounthone Ketphanh，Swe Swe，Khin Zaw，河野徳昭，川原信夫，小松かつ子，日本薬学会第141年会，2021/3/26-29，国内，口頭．

国内　/　口頭