植物の「立ち聞き」における匂い受容と間接防衛活性化の分子機構

• Project/Area Number: 12J00841
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 杉本 貢一 京都大学, 生態学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 植物防衛 / 揮発性化合物 / 植食者 / 配糖体 / トマト / みどりの香り / ヘキセノール / ナチュラルバリエーション / 植物間情報伝達 / 植物―植食者相互作用 / 防衛誘導 / 配糖体化 / ハスモンヨトウ / 植物-植食者相互作用 / 誘導防衛

Outline of Annual Research Achievements

昨年度において(Z)-3-へキセニルビシアノシド（へキセニル配糖体）合成遺伝子の単離・同定をするために利用した、栽培トマトと近縁野生種の交配によって生じたヘキセニル配糖体合成能を失ったトマトを用いて、ハスモンヨトウ食害に対する抵抗性の違いを検証した。その結果、へキセニル配糖体合成能を失ったトマトを食べたハスモンヨトウ幼虫の成長は、へキセニル配糖体を合成できるトマトを食べたハスモンヨトウ幼虫の成長に比べて有意に大きかった。この結果から、へキセニル配糖体がハスモンヨトウ幼虫に対する防衛物質として植物内においても機能する事が強く示唆された。
この研究結果はヘキセニル配糖体が防衛物質としてin plantaにおいて働くことを示唆する結果であり、へキセニル配糖体の防衛機能、ひいては揮発性化合物の受容に関して、生理・生態学的な検証を行うための足がかりとなる結果である。一方で、交配導入による遺伝子機能の解析では、複数遺伝子の導入がどうしても起こってしまう。本研究で得られた証拠をより確実なものとするためには、形質転換によって配糖体化遺伝子の発現のみを特異的に抑制させた植物を作製する必要があるが、これには長い期間が必要となるため、将来の課題とする。
昨年度までの生化学的な解析結果からへキセニル配糖体が、揮発性化合物に曝露された植物だけではなく、食害を受けた葉にも蓄積することが明らかになっている。今年度の研究結果は、生化学的な解析結果の生物学的な機能を示唆する重要な進展結果である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Conversion of volatile alcohols into its glucosides in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Takabayashi J
  • Journal Title: Communicative & Integrative Biology Volume: 8 Issue: 1 Pages: e992731-e992731
  • DOI: 10.4161/19420889.2014.992731
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Intake and transformation to a glycoside of (Z)-3-hexenol from neighbors reveals a new mode of plant odor reception and defense (2014)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Iijima Y, Akakabe Y, Muramoto S, Ozawa R, Sasaki R, Alamgir Md Kabir, Akitake S, Nobuke T, Uefune M, Ivan G, Aoki K, Shibata D, Takabayashi J
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 111 Issue: 19 Pages: 7144-7149
  • DOI: 10.1073/pnas.1320660111
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bioactivities of natural O-prenylated phenylpropenes from Illicium anisatum leaves and its derivatives against spider mites and fungal pathogen (2014)
  • Author(s): Koeduka T, Sugimoto K, Watanabe B, Someya N, Kawanishi D, Gotoh T, Ozawa R, Takabayashi J, Matsui K, Hiratake J
  • Journal Title: Plant Biol Volume: 16 Issue: 2 Pages: 451-456
  • DOI: 10.1111/plb.12054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induced defence in lima bean plants exposed to the volatiles from two-spotted spicier mites-infested conspecifics is independent of the major protein expression (2013)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Ozawa R, Kuramitsu Y, Kley J, David A, Muck A, Nakamura K, Boland W, Takabayashi J
  • Journal Title: Journal of Plant Interactions Volume: 8 Pages: 219-224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Memory of plant communications for priming anti-herbivore response (2013)
  • Author(s): Ali M, Sugimoto K, Ramadan A, Arimura G
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1872-1872
  • DOI: 10.1038/srep01872
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maize plants prime anti-herbivore responses by the memorizing and recalling of airborne information in their genome (2013)
  • Author(s): Sugimoto K, Arimura G
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 8 Issue: 10 Pages: e25796-e25796
  • DOI: 10.4161/psb.25796
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induced defence in lima bean plants exposed to the volatiles from two-spotted spider mite-infested conspecifics is independent of the major protein expression. (2013)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Ozawa R, Kuramitsu Y, Kley J, David A, Muck A, Nakamura K, Boland W, Takabayashi J
  • Journal Title: Journal of Plant Interactions Volume: (掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential Metabolisms of Green Leaf Volatiles in Injured and Intact Parts of a Wounded Leaf Meet Distinct Ecophysiological Requirements (2012)
  • Author(s): Matsui K, Sugimoto K, Mano J, Ozawa R, Takabayashi J
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 4 Pages: 36433-36433
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0036433
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Glycosylation of airborne volatile compound from herbivore-infested plants contribute to defensive trait against impending herbivory in the volatile exposed uninfested tomato plants (2014)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Takabayashi J
  • Organizer: The 38th Naito Conference, Molecule-based biological systems
  • Place of Presentation: Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [Presentation] Evolution of jasmonate-induced resistance to insect herbivores in cultivated and wild species of tomato (2014)
  • Author(s): Sugimoto K, Liu MJ, Shiu SH, Howe GA
  • Organizer: The 21st International Symposium on Plant Lipids
  • Place of Presentation: Guelph, Canada
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [Presentation] O-プレニル化フェニルプロパノイドの化学構造と生物活性に関する研究 (2014)
  • Author(s): 川西大介、肥塚崇男、杉本貢一、小澤理香、高林純示、渡辺文太、平竹潤
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部第483回例会
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
  • Year and Date: 2014-02-01
• [Presentation] RNA-Seq analysis of two genetically distinct strains of spider mites that differently induce volatiles in kidney bean plants (2014)
  • Author(s): Ozawa R, Endo H, Sugimoto K, Takabayashi J, Gotoh T, Arimura G
  • Organizer: Gordon Research Conference, Plant Volatiles
  • Place of Presentation: Ventura Beach arriott (アメリカ)
• [Presentation] Structure and biological activities of O-prenylated phenylpropanoid (2014)
  • Author(s): Kawanishi D, Koeduka T, Sugimoto K, Ozawa R, Takabayashi J, Watanabe B, Hiratake J
  • Organizer: Institute for Chemical Research International Symposium 2014
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
• [Presentation] インゲンに異なる防衛反応を誘導するカンザワハダニ2系統の遺伝子発現解析 (2014)
  • Author(s): 小澤理香、遠藤弘基、杉本貢一、高林純示、後藤哲雄、有村源一郎
  • Organizer: 第58回日本応用動物昆虫学会大会
  • Place of Presentation: 高知大学(高知県)
• [Presentation] プレニル化フェニルプロパノイドの化学構造と生物活性に関する研究 (2013)
  • Author(s): 川西大介、肥塚崇男、杉本貢一、小澤理香、高林純示、渡辺文太、平竹潤
  • Organizer: 第113回化学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
  • Year and Date: 2013-12-13
• [Presentation] トマトのハスモンョトウ抵抗性に関与するみどりの香り配糖体生合成酵素の探索 (2013)
  • Author(s): 杉本貢一, 松井健二, 高林純示
  • Organizer: 第54回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山県)
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] Air transfer of oxylipin volatiles from common cutworm-infested tomato plants contribute to defense induction in uninfested conspecifics (2013)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Takabayashi J
  • Organizer: Gordon Research Conference, Plant-Herbivore interaction
  • Place of Presentation: Ventura Beach Marriott(アメリカ)
  • Year and Date: 2013-02-26
• [Presentation] 植物は大気中に存在する揮発性有機化合物を取り込み配糖体へと変換して蓄積する (2012)
  • Author(s): 杉本貢一, 松井健二, 高林純示
  • Organizer: 第25回植物脂質シンポジウム
  • Place of Presentation: 甲南大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] Air-transferred oxylipin volatiles from herbivore-infested tomato plants change uninfested conspecific plants to be defensive (2012)
  • Author(s): Sugimoto K, Matsui K, Ozawa R, Takabayashi J
  • Organizer: 20th International Symposium on Plant Lipid
  • Place of Presentation: Melia Lebreros (スペイン)
  • Year and Date: 2012-07-11