2017 Fiscal Year Research-status Report
Analyses of selective plant defense mechanisms against insect herbivore
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17K07689
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
安部 洋 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 専任研究員 (90360479)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下田 武志 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業研究センター, 上級研究員 (20370512)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 植物防御 / アザミウマ / 害虫食害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アザミウマやハモグリバエは農薬抵抗性を高度に発達させた難防除害虫であり、世界的な大問題となっている。本課題実施者はこれまでにモデル植物を用いて、これらの虫害抵抗性に関わる植物防御機構の解析を行い、植物ホルモンであるジャスモン酸(JA)が制御する植物防御の中心的な役割を明らかにしてきた。JAが関わる防御機構を欠損した変異体ではアザミウマが劇的に繁殖することなども報告しており、寿命、産卵数、次世代の個体数などが、植物防御機構の作用点となっていることを解明した。このように害虫に対する植物防御について、多くのことが明らかになってきている。ところでアザミウマやハモグリバエは新葉を加害することはほとんどなく、多くの場合、古い葉を中心に加害する食害パターンを示す。広く知られる経験的事実であり、植物防御との関連も予想されるが、その原因は不明のままである。
これまでに課題実施者は、シロイヌナズナにおいて、JAが関わる防御機構を欠損させると、本来、加害の少ない新葉がアザミウマから加害されるようになることを見いだした。これは、植物防御がなければ、害虫は新葉を加害できること意味している。そこで、現在、新葉がアザミウマから加害される系統を、様々なシロイヌナズナ変異株や野生系統の中から選抜している。これまでに、アザミウマの食害パターンが異なる数種の系統を見いだしており、食害パターンの形成にどのような植物側の防御機構が関わっているのか解析を進めているところである。また、植物防御と植物代謝成分との関わりについても明らかになりつつあり、今後の更なる展開を見込んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
農薬抵抗性を高度に発達させた難防除害虫であるアザミウマやハモグリバエによる被害が世界的な大問題となっている。本課題実施者はこれまでにシロイヌナズナを用いて、アザミウマやハモグリバエに対する虫害抵抗性に関わる植物防御機構の解析を行ってきた。その中から、解析の進んでいるチョウ目害虫の場合と同様に、これらの害虫に対する植物防御応答においては、植物ホルモンであるジャスモン酸(JA)が中心的な役割を明らかにしてきた。しかも、これらの害虫に対しては、上記の防御応答がより虫害抵抗性に緊密に関わっていることを見いだしてきた。つまり、JAが関わる防御機構を欠損した変異体ではアザミウマが劇的に繁殖することなども報告しており、寿命、産卵数、次世代の個体数などが、植物防御機構の作用点となっていることを解明した。このように害虫に対する植物防御について、多くのことが明らかになってきている。ところでアザミウマやハモグリバエは新葉を加害することはほとんどなく、多くの場合、古い葉を中心に加害する食害パターンを示す。これは同じ植物体であっても、よく加害される葉が存在することを示しており、このメカニズムを明らかにすることができれば、害虫防除技術にもつながると考えた。そこで、本研究では、上記の食害パターンを規定している植物側因子を同定すると共に、そのメカニズムを明らかにすることを目的としている。これまで既に、異なる食害パターンを示す複数のシロイヌナズナ変異株や野生系統を見いだすと共に、食害パターンに関わる可能性が見込まれる複数の植物代謝成分も明らかにしている。また、植物防御と、これら植物代謝成分との関わりについても解析を進めており、概ね順調に課題を進めているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年、殺虫剤抵抗性を備えた害虫種の出現が顕在化してきており深刻な問題となっている。特に、アザミウマやハモグリバエは高度な殺虫剤抵抗性を発達させていることから難防除害虫の代表格として猛威をふるっており、新たな防除手段の開発が以前から求められている。以前から進めていた研究成果により、アザミウマ類やハモグリバエ類に対する植物防御応答においては、植物ホルモンであるジャスモン酸(JA)が中心的な役割をしており、これらの害虫に対しては、上記の防御応答が虫害抵抗性に深く関わっていることを見いだしてきた。そこで、課題実施者は、これらの害虫種に対する植物の防御応答や虫害抵抗性に着目した解析を進め、その成果を新たな害虫防除技術につなげることを目指している。アザミウマやハモグリバエは新葉を加害することはほとんどなく、多くの場合、古い葉を中心に加害する食害パターンを示す。これは同じ植物体であっても、よく加害される葉が存在することを示しており、このメカニズムを明らかにすることができれば、画期的な害虫防除技術にもつながると考えた。
これまで既に、異なる食害パターンを示す複数のシロイヌナズナ変異株や野生系統を見いだすと共に、食害パターンに関わる可能性が見込まれる複数の植物代謝成分も明らかにしている。また、植物防御とこれら植物代謝成分との関わりについても解析を進めており、概ね順調に課題を進めているところである。現在、これらの植物防御や植物代謝成分を改変した形質転換植物の作出を進めており、これらの植物を実際に解析することで、より直接的にメカニズムを明らかにすることが可能とする。また、植物代謝成分を害虫に与えることによるバイオアッセイ系を新たに構築しており、現在、その解析も進めているところである。更には、トランスクリプトームやメタボローム解析も順次進めていくことで、害虫防除技術に役立つ研究成果を示していく。
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| Causes of Carryover |
本課題を効率的に進めるにあたり、2017年度は当初の計画を変更し、食害パターンに差異を示す変異系統や野生系等の選抜を精力的に進めた。その成果として、実際に食害パターンに差異を示す複数の変異系統を見いだすことに成功した。このことにより、本課題の目標である植物代謝成分と植物防御との関わりを明らかにし、害虫防除技術につながる研究基盤を整えることができた。そこで、2018年度以降にそれら、選抜系統の詳細な解析を微細観察やオミックス解析などの多面的視点から解析するにあたり、2017年度から2018年度への次年度使用額を設けることとした。
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[Journal Article] Interaction between thrips and their host plants, and its application2017
Author(s)
Hiroshi ABE, Tamito SAKURAI, Takeshi OHYA, Shohei MATSUURA, Yasuhiro TOMITAKA, Tadao ASAMI, Masaaki MITOMI, Masami KOSHIYAMA, Shinya TSUDA, Masatomo KOBAYASHI
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Journal Title
Regulation of Plant Growth and Development
Volume: 52
Pages: 39-43
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