Molecular basis for the inactivation of semiochemicals in the stink bug antennae

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05620
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 野下 浩二 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (40423008)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カメムシ / フェロモン / 餌探索シグナル / 不活性化 / ヘキサナール

Outline of Annual Research Achievements

昆虫の多くは，外界から情報として入ってくる特定の匂い物質 (情報化学物質) を受容し，好適な餌や配偶者を探し出す．このような情報化学物質の探索は，同種間の昆虫ならびに昆虫と植物など異種間の生物間相互作用を理解する上で役立つ．昆虫が外界から適切に情報を得るためには，情報化学物質の受容と合わせて，いったん受容した情報をリセットし，次に来る新しい情報に備える必要があると考えられる．しかしながら，受容され役目を終えた情報化学物質が不活性化される仕組みはあまり研究されていない．
申請者は，カメムシの行動を制御する情報化学物質の研究を進めてきた．その過程で，カメムシ触覚内に存在するアルデヒド酸化酵素が情報化学物質の不活性化に関わると予想している．例えば，クサギカメムシは植物由来のヘキサナールを餌探索の手掛かりとする．クサギカメムシの触覚内に，ヘキサナールを酸化しうる活性を見出し，この酵素が外部から入ってくる情報化学物質の不活性化を担うと予想している．カメムシ触覚内に存在するヘキサナール酸化酵素の働きや構造を明らかにすることと，ヘキサナールの酸化物であるヘキサン酸へのカメムシの反応を調べることから，カメムシ触覚における情報化学物質の不活性化メカニズムの解明を試みることを計画した．
2022年度は，ヘキサナールに反応するクサギカメムシがヘキサン酸にどのように反応するかを調べた．ヘキサナールに対してクサギカメムシは口吻を伸展し，餌を食べようと試みるが，ヘキサン酸に対してはそのような行動は観察されなかった．したがって，触覚内でヘキサナールが酵素によりヘキサン酸に酸化されることで，餌探索シグナルが情報を持たない物質へと変換されると考えられた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ヘキサナールを警報フェロモンとするオオツマキカメムシと，植物由来のヘキサナールを餌探索行動の手掛かりにするクサギカメムシの2種をモデルとして研究を計画した．クサギカメムシの触覚内にヘキサナールを酸化する酵素活性があることはわかっていたが，その役割が不明のままであった．今回，ヘキサナールの酸化物であるヘキサン酸に対するカメムシが何かしらの行動を示さないことがわかったため，カメムシの行動面からヘキサナールの酸化が情報化学物質の不活性化を担うことを示唆する証拠を得ることができた．

Strategy for Future Research Activity

クサギカメムシならびにオオツマキヘリカメムシの触覚を材料に，ヘキサナールを酸化する酵素を精製し，その諸性質ならびに一次構造情報を明らかにする．

Causes of Carryover

当初の予定よりも多くの時間をあまり費用の掛からないカメムシの行動実験に充てたことと，学会発表を見送ったため，旅費が掛からなかったことにより，次年度使用額が生じた．次年度使用額は，今年度の行動実験の結果を踏まえて，酵素精製に必要な試薬等の購入に充てる予定である．また，成果発表のための費用に使用することも計画している．