著者の所属・活動拠点の国は、韓国、モンゴルです。

掲載誌：Journal of Ginseng Research

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

高麗人参（Panax ginseng）の根には、ジンセノサイドと呼ばれるサポニンの一群が含まれています。ジンセノサイドは構造の違いからいくつかの型に分けられ、その代表がプロトパナキサジオール（PPD）型とプロトパナキサトリオール（PPT）型です。

鉄は植物の生育に欠かせない微量栄養素です。鉄をナノ粒子（1〜100ナノメートル程度のごく小さな粒子）の形で与えると、植物が吸収・利用しやすくなるとする報告があります。また、ほかの植物ではフラボノイドなどの成分の蓄積が促されたという報告もあります。一方で、鉄ナノ粒子が高麗人参の不定根（組織培養で人工的に発生させた根）やジンセノサイドの蓄積にどう影響するかは、ほとんど分かっていませんでした。そこで研究チームは、鉄ナノ粒子がこの培養根のジンセノサイド生産に与える影響を調べました。

何を調べたか

研究チームは、高麗人参の種子の胚からカルス（未分化の細胞の塊）をつくり、そこから不定根を育てました。この根を液体培地で21日間増やしたのち、直径20〜30ナノメートルの酸化鉄（Fe3O4）ナノ粒子を0、10、50、100マイクロモーラーの濃度で加え、96時間処理しました。比較のため、ナノ粒子ではない通常の酸化鉄でも同じ濃度で処理しています。

処理後には、電子顕微鏡と元素分析で粒子が根の中に入ったかを確認しました。あわせて、根の重さ、ジンセノサイドの量と種類、ジンセノサイドの合成に関わる遺伝子の働き具合を測りました。さらに、活性酸素（ROS）の一種である過酸化水素の量と、活性酸素の処理に関わる遺伝子の働きも調べました。

主な結果

電子顕微鏡による観察では、ナノ粒子が根の細胞内に入り、中央の液胞などに集まっている様子が確認されました。元素分析では鉄と酸素の信号が同じ場所に現れ、粒子が元の組成を保っていることも示されました。

10マイクロモーラーの低濃度では、調べた6つの合成関連遺伝子のうち4つの働きが有意に高まりました。根の重さは対照より32％以上増え、ジンセノサイドの総量は対照より14〜15％多い状態でした。PPD型の個別成分では、mRb1が28.8％、Rdが24.3％、NR4が12.4％増えています。一方、同じ濃度の通常の酸化鉄では、これに匹敵する反応は見られませんでした。著者らはこの違いから、合成を促したのは鉄そのものではなく、ナノサイズという形態だと解釈しています。この濃度では活性酸素が約1.6倍に増えましたが、活性酸素の処理に関わる遺伝子の働きはほぼ変わりませんでした。著者らは、この程度の活性酸素は害を及ぼすストレスではなく、合成を促す合図として働いた可能性があると考えています。

これに対し、50〜100マイクロモーラーの高濃度では、鉄の過剰による害が現れました。ジンセノサイドの蓄積は最大16％減り、根の重さも減少しています。PPD型成分はそろって減り、たとえばRcは対照の1グラムあたり2.26ミリグラムから、100マイクロモーラーでは1.84ミリグラムになりました。同時に、活性酸素を分解・除去する酵素の遺伝子群の働きが強まりました。なかでもPgGPX1は、50マイクロモーラーで2倍以上、100マイクロモーラーで3.5倍に高まっています。

高濃度では、成分の構成にも変化が見られました。PPT型のジンセノサイドReは増えており、その割合の増加はPgGPX1の働きと正の相関を示しました。ただし著者らは、これはあくまで相関であり、Reが活性酸素の除去に直接関わっているかどうかは確かめられていないと述べています。

研究が示すこと

この研究は、培養した高麗人参の根に対して鉄ナノ粒子が濃度によって正反対の効果をもつことを報告しています。適度な濃度ではジンセノサイドの合成が促され、濃度が高すぎると活性酸素によるストレスを通じて生産が抑えられました。著者らは、ナノ粒子を成分生産の促進に利用するには、濃度を精密に調整することが重要だと結論づけています。

原著論文の著者・所属：Unenzaya Bayaraa（Department of Applied Plant Science, College of Agriculture and Life Science, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea; Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea; Laboratory of Plant Biotechnology, Institute of Biology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, 13330, Mongolia）、Jin Hoon Jang（Department of Applied Plant Science, College of Agriculture and Life Science, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea; Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea）、Sudheeran Pradeep Kumar（Department of Applied Plant Science, College of Agriculture and Life Science, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea; Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea）、Ok Ran Lee（Department of Applied Plant Science, College of Agriculture and Life Science, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea; Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Republic of Korea）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Unenzaya Bayaraa, Jin Hoon Jang, Sudheeran Pradeep Kumar, et al. In vitro iron nanoparticles modulate ginsenoside biosynthesis and trigger ROS-mediated stress response in ginseng adventitious roots. Journal of Ginseng Research 2026-08-06. DOI: 10.1016/j.jgr.2026.101118. 原著ライセンス：CC BY.