植食性昆虫とその腸内細菌による危険信号分子の産生と植物の受容機構
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21K05506
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
新屋 友規 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (80514207)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 植物-昆虫間相互作用 / 植物免疫 / 細胞壁 / イネ / 植食性昆虫 / 腸内細菌 / エリシター |
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| Outline of Research at the Start |
昆虫の食害に対する植物の認識系は、植物免疫機構の最前線で効果的な防御応答の誘導に重要な役割を果たしている。本研究では、昆虫食害時に産生する植物細胞壁由来断片が、植物の自己組織の損傷という危険信号として機能すると考えた。この仮説を検証するため、イネを食害するクサシロキヨトウ幼虫を用いた系で研究を展開する。細胞壁の分解においては昆虫腸内細菌に由来する酵素の重要性に注目して、危険信号の産生分子メカニズムを明らかにするとともに、植物の危険信号認識機構に迫る研究を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は外敵との攻防において、外敵を適切に認識することで効果的に防御機構を駆動する。植食性昆虫の食害にともない、植物自身の損傷により様々な植物由来の分子が生じ、その一部がエリシターとして植物に認識されることが知られている。近年、我々も植物細胞壁由来の新規糖鎖エリシターを、イネとクサシロキヨトウの相互作用系から見出していた。本研究は、イネ細胞壁損傷におけるクサシロキヨトウ腸内細菌の関与に注目して、植物由来エリシターの食害時産生メカニズムを明らかにするとともに、植物の昆虫エリシター認識機構に迫る研究を行うことを目的としている。
令和３年度までに、クサシロキヨトウの腸内細菌がイネ由来エリシター産生に関与していることを明らかにしていた。さらに令和４年度までに、クサシロキヨトウの腸内細菌の菌叢解析を行った。菌叢解析によって見出された腸内細菌が、糖鎖エリシター産生に関わる酵素を有しているかどうかを調べたところ、一部の同定した腸内細菌またはその近縁種のゲノムに、当該糖鎖エリシター産生に関わることが推定される酵素がコードされていることが明らかになった。一方で、クサシロキヨトウより腸内細菌を分離したところ、分離した腸内細菌の一部が、当該エリシター構造を含む多糖を炭素源とする培地で生育することを明らかにした。現在までに、植物の昆虫食害認識において腸内細菌が影響することは多くの報告があるが、その分子メカニズムに迫る研究は限られていた。本研究により、腸内細菌の食害認識への関与の分子メカニズムの一端が示されると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在までに、イネの食害認識に関わる植物由来エリシター産生において、クサシロキヨトウ腸内細菌がどのような役割を果たすか、分子メカニズムに関する多くの成果を得た。本研究の主要な目的の一つである「植食性昆虫の食害認識における腸内細菌の関与の解明」において、かなりの部分を達成したと考えている。一方で、イネの食害受容機構について、現在までに一定性の成果を得ているが、引き続き解析を進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
イネの当該糖鎖の認識機構の理解に向けて、関与する受容体の同定むけた実験を行う。また、令和3年度より継続して行っている食害認識に関わるエリシターの解析として、吐き戻し液中の当該糖鎖の検出実験系を用いた解析を進める。また、応答解析としてリーフディスクや植物体を用いた解析を行う予定である。一方で、食害認識における昆虫腸内細菌の関与に関して、今回同定した菌種が他の昆虫の腸内細菌においてもみられるか、また、他の昆虫腸内細菌においても、当該糖鎖エリシター産生酵素を有しているかどうかを調べる。
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Report
(2 results)
Research Products
(27 results)
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[Journal Article] Deciphering OPDA signaling components in the momilactone-producing moss Calohypnum plumiforme2021
Author(s)
Hideo Inagaki, Koji Miyamoto, Noriko Ando, Kohei Murakami, Koki Sugisawa, Shion Morita, Emi Yumoto, Miyu Teruya, Kenichi Uchida, Nobuki Kato, Takuya Kaji, Yousuke Takaoka, Yuko Hojo, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Akira Nozawa, Tatsuya Sawasaki, Hideaki Nojiri, Minoru Ueda, Kazunori Okada
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Journal Title
Frontiers in Plant Science
Volume: -
Pages: 688565-688565
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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