ナデシコ科センノウ(Lychnis senno)およびその近縁種の花弁におけるアントシアニジンおよびアントシアニン分析

Lychnis senno Siebold et Zucc.（「センノウ」）は中国原産のナデシコ科（Caryophyllaceae）の一種で、かつては日本で栽培されていたが、近年は庭園植物として希少になっている。1996年以降、日本で複数の系統が再発見され、研究材料として富山県中央植物園に導入された。L. sennoは鮮やかな深紅の花色という特徴をもつため、著者らは有性または体細胞雑種化により、この魅力的な形質を近縁種へ移すことを目指している。花色改変のための系統的な育種には、事前に花弁中の色素組成に関する知識が必要だと著者らは述べる。そこで本研究では、HPLCを用いてL. sennoおよび近縁のLychnis属・Silene属植物の花弁に含まれるanthocyanidinのプロファイルと、（選択した分類群について）anthocyaninのプロファイルを特徴づけ、これらの色素パターンを目視評価した花色と関連づけることを目的とした。

調査したLychnis 6種とSilene 2種のすべてで、花弁にanthocyanidinの蓄積が認められ、その内訳は3′-hydroxylated anthocyanidins（cyanidinとpeonidin）および／またはpelargonidinであった。一方、3′,5′-hydroxylated anthocyanidins（delphinidin、petunidin、malvidin）は、8種のいずれからも検出されなかった。著者らはanthocyanidin組成に基づき、対象分類群を4つのタイプに分類した。Type-Iは3′-hydroxylated anthocyanidinsとpelargonidinの両方を含み、この群に該当したのはL. sennoのみで、花色はvivid red（JHS 0707）と評価された。Type-IIはcyanidinとpeonidinのみを含み、cyanidinが優占し、S. coeli-rosa ‘Cherry Blossom’（light purplish pink；JHS 9203）とS. yunnanensis（deep purplish pink；JHS 9205）が含まれた。Type-IIIもcyanidinとpeonidinのみを含むが、peonidinが優占し、L. coronariaのみが該当した（vivid reddish purple；JHS 9207）。Type-IVは主としてpelargonidinを蓄積し、単独の場合またはわずかなcyanidinを伴う場合があり、L. chalcedonica、L. coronata、L. miqueliana、L. wilfordii ‘Karafuto-enbisennou’が含まれた。これらの種の花色はorange〜reddish-orangeの色調を示した（例：vivid reddish orange JHS 0706；strong orange JHS 1305；strong reddish orange JHS 0713）。著者らは、これらのパターンはanthocyanidinのタイプと知覚される花色との既知の相関と概ね整合すると解釈した。
anthocyaninについては、L. sennoとL. miquelianaのHPLCプロファイルから合計6つのピークが得られ、両者で共通していたのはピークNo. 4のみであった。両種に共通するanthocyanidinがpelargonidinのみであったため、共通ピークはpelargonidin誘導体と推定されたが、化合物の同定は未解決のままであった。L. miquelianaの主要anthocyaninとしてpelargonidin 3-glucosideおよびpelargonidin 3-rhamnosylglucosideを報告した先行研究を引用し、著者らはピークNo. 4がこれらのいずれかである可能性を示す一方、さらなる同定が必要であることを強調した。

本研究では、Lychnis 6種（L. chalcedonica、L. coronaria、L. coronata、L. miqueliana、L. senno、L. wilfordii ‘Karafuto-enbisennou’）とSilene 2種（S. coeli-rosa ‘Cherry Blossom’、S. yunnanensis）の花弁を分析した。植物は新潟大学および富山県中央植物園において、無加温温室条件下で鉢植えとして栽培した。花色は開花直後にJHS Color Chartを用いて目視評価し、JHSのチャート番号とISCC-NBSの色名の両方で報告した。
色素分析のため、開花時に採取した花弁は－80℃で保存した。花弁組織の生重約0.2 gを、酸性メタノール（メタノール中0.1% HCl）3 mlで室温1 h抽出した。遠心（3,000 cycles min－1、10 min）後、L. sennoとL. miquelianaの粗抽出液は、そのままHPLCによるanthocyaninプロファイリングに用いた。全種のanthocyanidinプロファイリングでは、粗抽出液を2N-HClで100℃、30 min加水分解し、anthocyanidinを遊離させた。HPLCはODSカラム（Wakosil-II 5C18 AR, 4.6 mm i.d. × 250 mm）を用い、溶媒A（H2O中0.5% CF3COOH）中で溶媒B（H2O中50% CH3CN、40% CH3COOH、0.5% CF3COOH）の所定のグラジエントで行った。流量1.0 ml min－1、40℃、検出波長530 nmとした。anthocyanidinは標準品との比較により同定し、cyanidin、pelargonidin、delphinidin、petunidin、malvidin（Vitis×labruscana ‘Kyoho’由来）およびpeonidin（Fragaria×ananassa ‘Toyonoka’由来）を用いた。

著者らは、調査したLychnis属およびSilene属の分類群では、花弁におけるanthocyanidinがcyanidin/peonidinとpelargonidinに限定され、研究条件下ではdelphinidin由来（3′,5′-hydroxylated）のanthocyanidinが完全に欠如していたと結論づけた。anthocyanidin組成に基づく4タイプ分類は、種間で色素の生化学的特徴と観察される花色を体系的に関連づける枠組みを与え、本研究の結果は、cyanidin/peonidin優占のプロファイルがpurplish-pink〜reddish-purpleの色調と、pelargonidin優占のプロファイルがorange〜reddish-orangeの色調と、それぞれ一貫して関連することを示した。育種の観点では、L. sennoは3′-hydroxylated anthocyanidinsとpelargonidinを併せもつ（Type-I）点で特異であり、かつ目標とするvivid redの表現型（JHS 0707）を示す点で注目される。著者らは、本研究で得られた色素組成データを「花色改変のための系統的育種」の実務的な前提条件として提示し、親材料の選定や雑種化戦略に資することを示す一方、本解析のみでは（共通ピークを含め）anthocyaninの同定を確定できないことも認めている。

本論文は、次の主なステップを2点明確に示している。第一に、Lychnis属およびSilene属の花弁で観察されたHPLCピークに対応する化学種を決定するため、より詳細なanthocyaninの特性解析が必要である。これには、L. sennoとL. miquelianaの双方で検出された共通のanthocyaninピーク（No. 4）の同定が含まれ、これはpelargonidin誘導体であり、L. miquelianaで既報のpelargonidin glycosidesのいずれかである可能性が示唆されるが、証明されたわけではない。第二に、著者らは、調査対象種間での種間雑種化を進めており、anthocyanin解析も継続していると述べている。これらの取り組みは、色素組成に関する知見を、L. sennoとその近縁種における花色改変を目的とした系統的育種へ適用するための継続的プログラムの一部として位置づけられている。

センノウは中国が原産の植物で、昔は日本でもよく育てられていましたが、最近は庭で見かけることが少なくなっています。1996年以降、日本でいくつかの系統(同じ種でも由来が違う集団のことです。系統によって性質が少しずつ違うことがあり、育種や研究では重要になります。)が見つかり、研究のために植物園へ集められました。
センノウは「深い赤色の花」が大きな特徴なので、研究者たちは交配などの方法で、この赤い色の性質を近い仲間の植物にも取り入れたいと考えています。そのためには、花びらの中にどんな色素がどれくらい含まれているかを、あらかじめ調べる必要があります。
そこでこの研究では、センノウと近い仲間の植物について、花びらに入っている赤紫系の色素（アントシアニジン(アントシアニンの基本部分（色のもとになる部分）で、種類によって赤寄り、紫寄りなど色の傾向が変わります。花色の大まかな違いを説明するのに役立ちます。)やアントシアニン(植物の赤や紫の色を作る代表的な色素です。同じアントシアニジンでも、糖がつくなどの違いで性質が変わり、分析では細かい違いとして表れます。)）の種類の違いを機械で調べ、見た目の花色とどう関係しているかを明らかにすることを目的にしました。

調べたLychnis属(ナデシコ科の植物グループの1つで、センノウなどが含まれます。近い仲間どうしで比べることで、花色の違いと色素の関係を調べやすくなります。)6種とSilene属(Lychnis属と同じナデシコ科の別の植物グループです。近いグループも一緒に調べることで、色素の特徴がどこまで共通かを確認できます。)2種のすべてで、花びらにアントシアニジン(アントシアニンの基本部分（色のもとになる部分）で、種類によって赤寄り、紫寄りなど色の傾向が変わります。花色の大まかな違いを説明するのに役立ちます。)がたまっていることが分かりました。含まれていたのは主に、シアニジン(アントシアニジンの一種で、赤紫系の色に関わることが多い色素成分です。含まれ方で花色が紫寄りになることがあります。)やペオニジン(アントシアニジンの一種で、シアニジンと近い仲間です。どちらが多いかで、赤紫系の見え方が変わる場合があります。)、そしてペラルゴニジン(アントシアニジンの一種で、赤やオレンジ寄りの色に関わりやすい成分です。多いとオレンジ系の花色になりやすいことが知られています。)でした。一方で、デルフィニジン(アントシアニジンの一種で、青紫系の色に関わることが多い成分です。今回の対象種では検出されず、そこが特徴的な結果になりました。)など（青紫系の花に関わることが多いタイプ）は、今回の8種では見つかりませんでした。
研究者たちは、アントシアニジンの組み合わせによって対象の植物を4つのタイプに分けました。センノウはシアニジン類とペラルゴニジンの両方をもつ特別なタイプで、見た目の花色もはっきりした赤でした。別のタイプではシアニジンが多いもの、ペオニジンが多いもの、ペラルゴニジンが中心のものがあり、それぞれ花色がピンク紫寄りになったり、オレンジ寄りになったりしました。つまり、花色の見え方と色素の種類の傾向がだいたい一致していました。
また、アントシアニン(植物の赤や紫の色を作る代表的な色素です。同じアントシアニジンでも、糖がつくなどの違いで性質が変わり、分析では細かい違いとして表れます。)についてはセンノウと別種を比べると、機械で見えるピーク(HPLCの結果に出てくる山形の信号で、特定の成分が存在する目印になります。ピークの位置や大きさで成分の違いを推定します。)がいくつかあり、共通するピークは1つだけでした。共通ピークはペラルゴニジン由来の可能性が高いものの、どの化合物かは最終的に決められていません。

Lychnis属(ナデシコ科の植物グループの1つで、センノウなどが含まれます。近い仲間どうしで比べることで、花色の違いと色素の関係を調べやすくなります。)6種とSilene属(Lychnis属と同じナデシコ科の別の植物グループです。近いグループも一緒に調べることで、色素の特徴がどこまで共通かを確認できます。)2種の花びらを使い、温室で育てた植物から開花直後の花を採取しました。花色は色見本（JHSカラーチャート(園芸植物の色を番号で表せる色見本です。人の目で見た花色を、できるだけ同じ基準で記録するために使います。)）を使って人の目で確認しました。
色素の分析では、花びらを低温で保存し、酸性のメタノールで色素を取り出しました。その後、アントシアニジン(アントシアニンの基本部分（色のもとになる部分）で、種類によって赤寄り、紫寄りなど色の傾向が変わります。花色の大まかな違いを説明するのに役立ちます。)を調べるときは分解処理をしてから、HPLC(液体の試料を成分ごとに分けて測定する分析方法です。花びらの色素の種類や量の違いを、ピークという形で比べられるため重要です。)という分析装置で色素の種類を調べました。色素の同定には、既知の標準品(成分の正体がすでに分かっている試料です。分析結果と比べることで、未知の試料に何が入っているかを判断する助けになります。)（あらかじめ正体が分かっている色素）との比較を使いました。センノウと一部の種では、アントシアニン(植物の赤や紫の色を作る代表的な色素です。同じアントシアニジンでも、糖がつくなどの違いで性質が変わり、分析では細かい違いとして表れます。)についてもHPLCでパターンを調べました。

今回調べた範囲では、花びらのアントシアニジン(アントシアニンの基本部分（色のもとになる部分）で、種類によって赤寄り、紫寄りなど色の傾向が変わります。花色の大まかな違いを説明するのに役立ちます。)は主にシアニジン(アントシアニジンの一種で、赤紫系の色に関わることが多い色素成分です。含まれ方で花色が紫寄りになることがあります。)やペオニジン(アントシアニジンの一種で、シアニジンと近い仲間です。どちらが多いかで、赤紫系の見え方が変わる場合があります。)、ペラルゴニジン(アントシアニジンの一種で、赤やオレンジ寄りの色に関わりやすい成分です。多いとオレンジ系の花色になりやすいことが知られています。)に限られ、デルフィニジン(アントシアニジンの一種で、青紫系の色に関わることが多い成分です。今回の対象種では検出されず、そこが特徴的な結果になりました。)系は見つかりませんでした。また、色素の組み合わせで4タイプに分けることで、「どの色素が多いと花がどんな色に見えやすいか」を整理して説明できました。
育種(目的の性質（例えば花色）をもつ植物を作るために、交配や選抜を繰り返して品種を改良することです。)（新しい花色の品種づくり）という点では、センノウは赤色に関わる性質が独特で、ねらった赤い花色に近い特徴をもつ材料として重要だと考えられます。ただし、アントシアニン(植物の赤や紫の色を作る代表的な色素です。同じアントシアニジンでも、糖がつくなどの違いで性質が変わり、分析では細かい違いとして表れます。)の正体の確定には追加の分析が必要です。

今後は、HPLC(液体の試料を成分ごとに分けて測定する分析方法です。花びらの色素の種類や量の違いを、ピークという形で比べられるため重要です。)で見つかったそれぞれのピーク(HPLCの結果に出てくる山形の信号で、特定の成分が存在する目印になります。ピークの位置や大きさで成分の違いを推定します。)が具体的にどんなアントシアニン(植物の赤や紫の色を作る代表的な色素です。同じアントシアニジンでも、糖がつくなどの違いで性質が変わり、分析では細かい違いとして表れます。)なのかを、より詳しい方法で決定することが必要です。特に、センノウと別種の両方にあった共通ピークの化学的な正体をはっきりさせることが課題です。
さらに研究者たちは、これらの近い種どうしの交配も進めており、色素の分析も続けながら、計画的に花色を変える育種(目的の性質（例えば花色）をもつ植物を作るために、交配や選抜を繰り返して品種を改良することです。)へつなげていく方針です。