Recognition of herbivory risk in seeds

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03295
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45040:Ecology and environment-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Yamawo Akira 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50727691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤 進一郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748) ; 向井 裕美 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70747766) ; 石川 勇人 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (80453827)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 環境応答 / 種子 / 発芽 / 植食者 / シグナル分子 / 芽生え / トレハロース / アブシジン酸

Outline of Final Research Achievements

Animals often use excrement as source of information. Here, we demonstrate that plant seeds alter their germination timing in response to the presence of herbivore excrement, and that this response reduces herbivory after germination. Specifically, Plantago asiatica seeds did not germinate when exposed to chemical cues contained in excrement from herbivores that had consumed adult P. asiatica leaves. After removal of the herbivore excrement, the P. asiatica seeds germinated rapidly. These changes in germination timing increased P. asiatica survival rates in the field. Exposure to two bioactive chemicals (D-trehalose and abscisic acid) contained in excrement from herbivores that had consumed adult P. asiatica leaves was sufficient to delay germination. Thus, our study identifies a novel cross-generational communication mechanism in plants mediated through herbivory, and indicates that plants use animal excrement as a source of information.

Free Research Field

生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の生物的環境への適応については、栄養成長段階や繁殖段階において精力的に研究され、それぞれ被食防御戦略の研究や動物―植物相互作用研究、送粉生物学など生物学や生態学、植物学の中心的な課題として扱われてきた。本研究により、種子発芽という最も根本的な成長段階において、これまで見過ごされてきた新たな植物の適応進化の階層が存在することを明らかにした。また、植物学において中心的な研究対象である植物の環境受容や発芽制御において新規のシステムを提示することができた。