日本學術振興會（理事長：杉野剛）召開國際生物學獎委員會會議（委員長：東京科學大學綜合研究院藤吉好則特任教授），決定將第42回國際生物學獎授予斯坦福大學斯蒂爾-輝瑞生物學教授莎倫·魯格爾·朗博士（Sharon Rugel Long、75歲）。本回授獎領域為「共生（種間相互作用）生物學」（ Biology of Symbiosis [interspecific interactions]）。朗博士闡明了在根瘤菌與豆科植物間形成的根瘤共生中，共生夥伴通過化學信號相互識別、建立共生關係的機制，由此為闡明異種生物之間通過化學通訊與適宜的夥伴建立共生關係的機制奠定了理論基礎。
莎倫·魯格爾·朗博士（圖片提供：日本學術振興會，出處：https://www.jsps.go.jp/j-biol/03_recipients/42_awardee.html）
國際生物學獎設立於1985年，旨在紀念昭和天皇在位60年及其長期開展的生物學研究，同時激勵生物學學科發展，授予在生物學研究中取得世界級傑出成就、為全球學術進步作出重大貢獻的研究者。此外，以第25回為契機，主辦方為紀念上皇陛下長期從事的魚類分類學（蝦虎魚類）研究，在獎項中追加了推動未來生物學進一步發展的內容。獲獎者將獲頒獎狀、獎牌及1000萬日圓獎金，同時獲贈秋筱宮皇嗣殿下饋贈的禮品。頒獎儀式通常於每年12月在東京上野的日本學士院舉辦。此外，為紀念莎倫·魯格爾·朗博士獲獎，主辦方還擬於12月19日、20日在奈良舉辦紀念研討會。
朗博士闡明了共生於豆科植物根部的根瘤菌與豆科植物將彼此識別為適配夥伴，建立起被稱為根瘤共生的共生關係的機制。
豆科植物能夠利用大多數生物無法直接利用的大氣氮（氮氣）作為氮素營養來源。這是因為根瘤菌共生於宿主植物根部形成的根瘤內部，能夠將氮氣固定，並以氮素營養的形式提供給宿主植物。這種共生關係存在「宿主特異性」，例如，紫花苜蓿與豌豆同屬豆科植物，但紫花苜蓿根瘤菌僅能與紫花苜蓿共生，卻不能與豌豆共生。
朗博士啟動研究之時，根瘤菌與豆科植物究竟如何相互識別並建立根瘤共生，其分子機制幾乎完全未被闡明。
朗博士以根瘤菌與宿主植物二者為研究對象，通過分子遺傳學、生物化學、細胞生物學層面的研究，闡明了宿主特異性的機制。
她具體揭示出宿主植物根部分泌的類黃酮，能夠誘導根瘤菌中共生所需的nod基因群表達。此外，她還為由nod基因群編碼的酵素系合成的感染信號分子「Nod Factor」的發現與功能闡明作出了重要貢獻。例如，紫花苜蓿分泌的類黃酮之一木犀草素，雖能誘導紫花苜蓿根瘤菌的nod基因表達，卻無法誘導其他根瘤菌的nod基因表達。也就是說，研究明確了宿主植物分泌的類黃酮，可誘導作為夥伴的根瘤菌合成Nod Factor。
此外，朗博士在揭示Nod Factor對宿主植物產生的作用方面也作出了重要貢獻。Nod Factor的結構因根瘤菌種類不同而存在差異。朗博士明確了，紫花苜蓿根瘤菌的Nod Factor可在紫花苜蓿根細胞內引發鈣離子濃度的週期性變化（鈣離子振盪，calcium spiking），而其他根瘤菌的Nod Factor無法在紫花苜蓿中誘導鈣離子振盪。她進一步發現，即使向喪失共生能力的紫花苜蓿突變體施加紫花苜蓿根瘤菌的Nod Factor也無法誘導鈣離子振盪，由此闡明鈣離子振盪是根瘤共生形成的必要條件。
類黃酮與Nod Factor介導的宿主植物與根瘤菌間「分子對話」，會被轉化為宿主細胞內的鈣離子振盪，進而啟動根瘤共生，這一系統的闡明，具有極為重大的學術價值。迄今為止，朗博士已發表了158篇的學術論文，總被引用次數超過1.7萬次。她不僅是一位傑出的研究者，也作為一名教育者受到高度評價。
原文：《科學新聞》
譯文：JST客觀日本編輯部
