【はじめに】

シキミ酸（Shikimic acid）は，植物や菌類が産生する有機化合物であり，不斉炭素を3つ持つ立体化学的特徴から，有機合成の原料，例えばインフルエンザの治療薬であるオセルタミビルリン酸塩（タミフル）の合成原料として利用されてきた．近年，シキミ酸の生理活性も注目され，メラニン産生抑制効果（美白効果）が明らかになるなど化粧品原料としても期待されている⁽¹⁾1) Y.-H. Chen, L. Huang, Z.-H. Wen, C. Zhang, C.-H. Liang, S.-T. Lai, L.-Z. Luo, Y.-Y. Wang & G.-H. Wang: Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci., 20, 1214 (2016).．現在，おもなシキミ酸の供給源はIllicium verum（トウシキミ）であり，その約80～90％がおもに中国南部からベトナムにわたる限定的な山間地域で栽培されており^{(2, 3)}2) B. Avula, Y.-H. Wang, T. J. Smillie & I. A. Khan: Chromatographia, 69, 307 (2009).3) ETC group: Case study: Star Anise, https://www.etcgroup.org/content/case-study-star-anise, 2012.，タミフルの生産に利用されるシキミ酸は，トウシキミの果実（star anise；八角）から抽出された物が3分の2を占めている⁽⁴⁾4) E. Martin: Science, 312, 382 (2006).．その他，香辛料や香料，生薬などの需要も高いことに加え，気候変動にも大きな影響を受けることからシキミ酸の生産量や価格が不安定となっている．工業的には，遺伝子組換え大腸菌を用いた生産法⁽⁵⁾5) S. Ghosh, Y. Chisti & U. C. Banerjee: Biotechnol. Adv., 30, 1425 (2012).の他，暗所で培養したヒラタケ菌糸体に青色発光ダイオードによる刺激によってシキミ酸経路の律速酵素を制御し，シキミ酸の蓄積を誘導させる方法等が実用化されている⁽⁶⁾6) M. Kojima, N. Kimura & R. Miura: Sci. Rep., 5, 8630 (2015).．しかしながら工業的に生産されるシキミ酸量は，タミフル合成に使用される全シキミ酸量の3分の1程度にとどまっており，依然として植物由来のシキミ酸に依存しているのが現状である⁽⁴⁾4) E. Martin: Science, 312, 382 (2006).．これらの背景から，ブラジルやインドなど世界各国で代替植物の探索が進められている．Marchiosiらは中南米に生育するCalophyllum brasiliense（サンタマリア）に着目し，部位ごとにシキミ酸の含有量を調査した．サンタマリアの部位の中で葉のシキミ酸含量が最も高く，37.9 mg/g含まれていることを見出した⁽⁷⁾7) R. Marchiosi, A. P. Ferro, A. V. G. Ramos, D. C. Baldoqui, R. P. Constantin, R. P. Constantin, W. D. dos Santos & O. Ferrarese-Filho: Sustain. Chem. Pharm., 14, 100188 (2019).．またKshirsagarらは，インド南部に生育するMammea suriga（和名なし）の葉が，47.2 mg/gとシキミ酸を高蓄積することを見出している⁽⁸⁾8) P. R. Kshirsagar, S. R. Pai, G. D. Vyavahare, V. A. Bapat & N. S. Desai: Ind. Crops Prod., 149, 112354 (2020).．他にも顕著に高い濃度ではないが，アメリカに生育するLiquidambar styraciflua（モミジバフウ）の種子に2.4～3.7％ w/wのシキミ酸が含有していることが報告されている⁽⁹⁾9) L. B. Enrich, M. L. Scheuermann, A. Mohadjer, K. R. Matthias, C. F. Eller, M. S. Newman, M. Fujinaka & T. Poon: Tetrahedron Lett., 49, 2503 (2008).．そこで本研究は，亜熱帯地域に属し多様な生物資源に富んだ琉球諸島の植物群に着目してシキミ酸の代替供給植物を探索することを目的とした．琉球諸島に生育する11種の植物について部位ごとにシキミ酸の含有量を定量した．特に，ブラジルやインドでシキミ酸高蓄積植物として見出されたサンタマリアやM. surigaと同じテリハボク科に属するCalophyllum inophyllum（テリハボク）に焦点を当て，葉や実など様々な部位や株ごとにシキミ酸の含有量を定量し，シキミ酸の代替供給植物としての可能性について検討を行った．

【実験方法】

【結果および考察】

トウシキミに変わるシキミ酸供給源を見つけるべく，琉球諸島に生育する植物を採取した．琉球諸島で採取した植物種とその部位からそれぞれ得た抽出物ならびにトウシキミ果実のシキミ酸の含有量を図1図1■採取した植物中のシキミ酸の含有量に示す．採取した植物の中で4種にシキミ酸が含まれていた．特にテリハボクの果皮には172.1 mg/g DWとシキミ酸が高蓄積しており，シキミ酸のおもな供給源として利用されているトウシキミ果実の約120 mg/g DWを上回るシキミ酸含有量であった．また，Pinus luchuensis（リュウキュウマツ）にも17.5 mg/g DWのシキミ酸が含まれており，同属のPinus thunbergia（クロマツ）の9.9 mg/g FW（葉）⁽¹⁰⁾10) M. Hasegawa & T. Tateoka: Nihon Shinrin Gakkaishi, 42, 224 (1960).と比べ，シキミ酸の含有量が約1.8倍高かった．Ipomoea pes-caprae（グンバイヒルガオ），Cyperus polystachyos（イガガヤツリ）も，それぞれ0.1 mg/g DWを超えるシキミ酸が含まれていた．一方，その他の植物種においてシキミ酸は検出限界以下であった．

図1■採取した植物中のシキミ酸の含有量

これらの結果を受け，最もシキミ酸の含有量が高かったテリハボクについて，部位ごとの含有量を定量した．テリハボクの葉，枝，種子，種皮のシキミ酸の含有量を図2図2■テリハボクの異なる部位からのシキミ酸の含有量に示す．比較としてサンタマリアの葉と枝，トウシキミの果実のシキミ酸含有量をあわせて示す．その結果，テリハボクには果皮以外にも葉（80.1 mg/g DW）や枝（23.4 mg/g DW）でもシキミ酸が高蓄積していた．テリハボク葉のシキミ酸含有量は，シキミ酸の代替供給植物として有望視されている同属のサンタマリアの37.9 mg/g DW（葉）を超える含有量であったことから，テリハボク属の植物にはシキミ酸が高蓄積することが示唆された．また，同科のM. surigaの葉においても高いシキミ酸含有量（47.2 mg/g DW）が報告されており，テリハボク科全般の植物においてシキミ酸が高蓄積するものと考えられる．

図2■テリハボクの異なる部位からのシキミ酸の含有量

花岡らにより，テリハボクは小笠原諸島から琉球諸島，台湾にかけて遺伝的多様性があることが示されていることから⁽¹¹⁾11) S. Hanaoka, C.-T. Chien, S.-Y. Chen, A. Watanabe, S. Suzuki & K. Kato: Ann. For. Sci., 71, 575 (2014).，シキミ酸の含有量は株によって大幅に異なる可能性がある．そこで沖縄島（OKN），南大東島（MDT），多良間島（TRM）でテリハボクの葉を採取し，シキミ酸の含有量を株ごとに分析した．図3図3■異なる採集地のテリハボク葉からのシキミ酸の含有量に異なる採集地からのテリハボク葉のシキミ酸含量の分析結果を示す．それぞれの採取地のテリハボク葉のシキミ酸含量は，OKNが47.7～63.3 mg/g DW, MDTが36.2～80.1 mg/g DW, TRMが35.7 mg/g DWであった．産地によってばらつきが見られ，特に南大東島においては土壌，気候，採取時期が同一にも関わらず，株間でシキミ酸含量に約2.2倍の差がみられ，シキミ酸の含有量は株によって大きく異なることが明らかとなった．樹齢による影響も考えられるが，同じテリハボク科のM. surigaの苗と成木で成長段階でのシキミ酸含量に差異がなかったことから⁽⁸⁾8) P. R. Kshirsagar, S. R. Pai, G. D. Vyavahare, V. A. Bapat & N. S. Desai: Ind. Crops Prod., 149, 112354 (2020).，樹齢による影響よりも，テリハボクの遺伝的多様性による影響が大きいことが推察される．このことから，テリハボクをシキミ酸代替供給植物として栽培する場合，優良株の選別をすることでシキミ酸の収率を高めることが期待できる．以上の結果より，テリハボク葉のシキミ酸の含有量は平均48.7 mg/g DWで，サンタマリアの葉（37.9 mg/g DW）よりも高く，M. surigaの葉（47.2 mg/g DW）と同等であったことから，テリハボクはサンタマリアやM. suriga同様，トウシキミの代替植物として非常に有望であることが明らかとなった．

図3■異なる採集地のテリハボク葉からのシキミ酸の含有量

テリハボクのシキミ酸代替供給植物としての工業利用にあたっては，多くの利点がある．サンタマリアやM. surigaと同様に葉からシキミ酸を抽出，供給が可能であることに加え，テリハボクの果実（青果）を利用することによってさらに高いシキミ酸の収量が期待できる．また，テリハボクは多良間島や南大東島，石垣島をはじめ，琉球列島の各島で防風林として大量に植樹されている．これらテリハボクの強剪定によって廃棄される枝葉をシキミ酸の供給源として活用できる可能性もある．トウシキミの果実は年に一度の収穫のみと限定的であり，さらに香辛料や生薬との競合もある．それに対し，テリハボクは年に2, 3回の結実に加え常緑樹であり枝葉も利用できるため，一年を通して原料の入手が可能である．以上のように，シキミ酸の生産地の局在化を解消できる点と食品等と競合しない安定した供給源である点から，テリハボクはシキミ酸供給源として有望である．