全身獲得抵抗性

全身獲得抵抗性（SAR）

全身獲得抵抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）とは、植物が特定の部位で病原体による感染などの刺激を受けた後、植物体全体にわたって獲得される抵抗性のことを指します。これは、一度経験した病原体からの攻撃を通じて、体全体がその後の様々な病害に備える防御反応と言えます。

この防御システムは、動物が持つ自然免疫の仕組みと類似している点が多く、生物が共通して持つ、外部からの脅威に対抗するための根源的な仕組みの一つである可能性が示唆されています。

病原体の認識とシグナル伝達

植物は、様々なセンサーを使って病原体の侵入を感知します。一つは、パターン認識受容体（PRR）と呼ばれる細胞膜上のセンサーで、細菌のべん毛や真菌の細胞壁成分など、多様な微生物に共通する特徴的な分子構造（PAMPsなど）を認識します。これは植物免疫の初期段階です。

さらに、病原体が植物の防御機構を回避するために送り込むエフェクターと呼ばれる分子に対しても、植物は細胞内に存在する免疫受容体（Rプロテイン）を用いてこれらを認識します。このエフェクター認識は、多くの場合、感染部位での過敏反応など、より強力な防御応答を引き起こします。

全身獲得抵抗性（SAR）は、このような局部的な病原体認識とそれに続く防御応答が引き金となって誘導されます。感染部位での刺激に応答して、植物体内では特定の化学物質が生成され、これが維管束などを通じて全身に伝達されます。

この全身的なシグナル伝達において中心的な役割を果たすのが、植物ホルモンであるサリチル酸（Salicylic Acid, SA）です。病原体の感染やPRR・Rプロテインの活性化に応答して、植物体内でサリチル酸が合成・蓄積されます。このサリチル酸のレベル上昇が、全身獲得抵抗性を活性化させるための重要なスイッチとなります。

サリチル酸は、細胞内で複雑なシグナル伝達経路を活性化させます。この経路において、モデル植物であるシロイヌナズナを用いた研究から、NPR1（Nonexpressor of PR genes 1）と呼ばれるタンパク質が重要な役割を担っていることが明らかになっています。NPR1はサリチル酸シグナルを受け取り、様々な防御関連遺伝子の発現を誘導する機能を持ちます。

SARの特性と効果

SARが誘導されると、植物体には以下のような抵抗性の特徴が現れます。

全身への広がり: 最初に病原体に曝露された局所だけでなく、植物体のまだ感染していない遠隔部位（他の葉や茎など）にも抵抗性が獲得されます。
多様な病原体への有効性: SARによって獲得される抵抗性は、最初の感染を引き起こした病原体の種類に関わらず、細菌、真菌、ウイルスなど、幅広い種類の病原体に対して効果を発揮します。この性質から、「広スペクトラム抵抗性」とも呼ばれます。
防御関連遺伝子の発現増加: SARが活性化された植物体内では、病原性関連（PR）遺伝子と呼ばれる防御に関わる多くの遺伝子の働きが活発になります。これらの遺伝子がコードするタンパク質は、病原体の増殖を直接的に抑えたり、植物細胞の防御力を高めたりすると考えられています。

SARは幅広い病原体によって誘導されますが、特に植物組織に壊死（細胞死）を引き起こすタイプの病原体による感染が、SARを強力に引き出す傾向があります。

SARの普遍性と応用

この全身獲得抵抗性（SAR）の仕組みは、シロイヌナズナのような双子葉植物から、イネやトウモロコシのような単子葉植物まで、非常に多様な種類の被子植物に備わっています。

農業においては、この植物本来の防御システムを活用して作物の病害抵抗性を高める技術が注目されています。例えば、サリチル酸やその誘導体、あるいはSARシグナル経路を活性化する化学物質を農作物に処理することで、病害が発生する前にSARを誘導し、病害リスクを低減する試みが実用化されています。しかし、これらの抵抗性誘導剤の効果は、植物の種類や病原体の種類、栽培環境などによって異なる場合があり、例えばトウモロコシのさび病（Puccinia sorghi*）に対しては期待される効果が得られないケースも報告されています。

SARの研究は、植物がどのようにして病原体の攻撃から自らを守るのか、その精緻な分子メカニズムを解明する上で非常に重要です。将来的に、SARの仕組みをより効果的に利用することで、化学農薬への依存度を減らした、環境に優しい病害管理技術の開発に繋がると期待されています。

もう一度検索