穀物のシデロフォアを利用した新規キレート剤

以下の記事は、アメリカの農家向けの植物栄養雑誌である　Plant nutrition courier誌　に掲載された、日本初の鉄系肥料であるPDMAの記事である。アメリカの農家や肥料会社も、日本発で、愛知製鋼と徳島大学が気を吐いているPDMAを認識し始めたことがうかがわれる。
アメリカのユタ州やニューメキシコ州などは石灰質アルカリ土壌なので、非常に興味を持って日本の研究成果の早期の技術転換を期待をして見守っていることがうかがわれる。
　　　
　　
Plant nutrition courier
The best bits of plant nutrition research 2022-01

穀物のシデロフォアを利用した新規キレート剤
穀物の根に含まれる鉄溶解性アミノ酸をモデルとして、新しい鉄キレート剤を合成する。元のアミノ酸は合成コストが高く、さらに安定性に欠ける。そこで、日本の化学者たちは、この鉄キレート化合物の非環状および環状の類似体を調製した。実験室のテストでは、このアミノ酸とその合成類似体の有効性には、環状構造が重要であることが示された。最も優れた候補の1つはプロリン-2′-デオキシムギネ酸で、穀物の根に見られる4員環化合物2′-デオキシムギネ酸の5員環類似体である。天然物の2′-デオキシムギネ酸と合成された類似体との主な構造の違いは、l-プロリンの代わりにl-アゼチジンを使用している点である。この置換は、新規キレート剤の適度な生分解性と合成コストの低減に寄与している。ポット実験およびパイロットフィールド実験の結果、プロリン-2′-デオキシムギネ酸（PDMA）の石灰質土壌への施用は、鉄キレートであるFe-EDTAやFe-EDDHAの施用よりも、幼苗の鉄吸収促進に有効であることが判明した。この新規鉄キレート剤の合成と試験結果は、『Nature Communications』誌のオープンアクセス論文で報告されている。この新しいキレート剤は、双子葉植物のキュウリ、カボチャ（Plant and Soil誌の記事参照）およびピーナッツ（Plant, Cell & Environment誌の投稿記事参照）での試験にも成功した。
徳島大学と愛知製鋼株式会社の研究者は、このムギネ酸系リガンドを対象とした特許を出願している（特許公開WO2017082111など参照）。
その後、両者はプロリン-2′-デオキシムギネ酸をキレート剤として特許出願している（例えば特許公開WO2020045247号参照）。
また、徳島大学と愛知製鋼は、PDMAキレート剤に類似したラクタムに関する特許を出願している（例えば、WO2021199507号公報参照）。
デオキシムギネ酸は、愛知製鋼株式会社によって出願された日本特許出願JP2016017000の主題でもある。この日本の特殊鋼会社は、トヨタグループの一員である。
ムギネ酸のファミリーメンバー2′-デオキシムギネ酸は、数十年前から知られている。鉄分不足に悩むトウモロコシ、オート麦、イネ、小麦などは、このフィトシデロフォアと呼ばれる物質を根圏に分泌し、水に溶けない第二鉄（ハイドロ）酸化物から鉄分を取り込んでいる。ファイトシデロフォアは遊離した鉄と結合する。その結果できた複合体は、特定のトランスポーターを通じて取り込まれる。イネは鉄欠乏ストレスに対して特に敏感であるが、それは2′-デオキシムギネ酸の分泌が悪いからである。少し前に、この化合物は非イネ科植物であるオリーブの木部樹液からも発見された（Soil Science and Plant Nutrition誌のオープンアクセス論文を参照されたい）。

金属可溶化効率
フィトシデロフォアの合成は、オーストリアの大規模な研究プロジェクトの一部でもある。このプロジェクトは、天然資源生命科学大学土壌研究所（ウィーン）が主導している。この研究には、ウィーンの他の2つの大学の研究者も参加している。研究者たちは、植物性シデロフォアを天然型と13C標識型の両方で合成している。
合成された化合物を用いて、フィトシデロフォアの金属可溶化効率を調べ、その分解を追跡している。Chemistry - A European Journalに掲載されたオープンアクセス論文では、フィトシデロフォアに対する彼らの統一的なアプローチについて概説している。