Source-sink switching mechanism in insect galls

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06234
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Kyoto Prefectural University
• Principal Investigator: Takeda Seiji 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (90508053)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 虫こぶ / ヨモギ / タマバエ / 維管束 / X線マイクロCT

Outline of Final Research Achievements

We analyzed morphology and molecular aspects of galls generated on Artemisia indica. We clarified the vascular connection between galls and host plants, and spatial vascular patterning in 2 galls on leaves (Eboshi and Ketama) and 2 on stems (Cobu and Wata) by histochemical sections and X-ray micro computing tomography. We cloned the genes, which are highly expressed in galls and are involved in organ development, AiAG, AiCIB3, AiFIL, AiPDF2, and AiMIXTA, based on the RNA-sequencing data. Phylogenetic analysis of gall midges emerged from galls by sequencing of the mitochondria COI gene showed that the midges from different galls were different species.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

虫こぶは、虫こぶ形成昆虫が植物に作る特殊な組織で、昆虫が植物の発生システムをうまく利用して、住まいと食料源を兼ねた構造になっている。ヨモギには複数の異なる虫こぶができることから、同一ホスト植物内での虫こぶの多様性・共通基盤が解明できる。また、多くの虫こぶは木本植物に作られることから、ヨモギは草本植物のモデル系として適している。本研究により、虫こぶによって異なる維管束パターンがあること、近縁別種のタマバエが全く異なる虫こぶ形態を作っていることが分かり、昆虫の能力の奥深さを改めて示した。また、ヨモギ虫こぶに抗酸化作用があることが分かり、物質生産の場としても有効であることが示唆される。