2023 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of the Molecular Basis of Defense Response Mechanisms in Apple Fruits on the Tree

Research Project

Project/Area Number	22K05452
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	吉永直子京都大学, 農学研究科, 助教 (40456819)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	石栗陽一地方独立行政法人青森県産業技術センター, 農林部門, 研究管理員 (80502963)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	Apple / phlorizin / lepidopteran pest
Outline of Annual Research Achievements	リンゴの果皮にはポリフェノール配糖体の一種でジヒドロカルコンのphlorizinが多く含まれることが知られている。Phlorizinはヒトの体内で糖輸送体を阻害する活性が知られ、糖尿病治療薬の元になっている。しかしながら、樹上の果実における生理機能は明らかではない。本研究で、鱗翅目害虫であるモモシンクイガの食害によって、果肉中にもphlorizinが誘導されることがわかった。果肉中に誘導される濃度は果皮中に蓄積されている量よりも少なく、低濃度ではモモシンクイガ２齢幼虫に対して摂食阻害・生育抑制活性を持たなかった一方、果皮に含まれる濃度では顕著な生育阻害活性が見られた。モモシンクイガ幼虫は孵化直後に果肉に食入するため、この時に果皮の摂食は避けられない。孵化直後の幼虫は空腹で解毒代謝能力も低いため、高濃度のphlorizinを摂食すれば、その後の消化吸収に影響を及ぼす可能性もある。恒常的に蓄積される直接防御物質としてのphlorizinの活性メカニズムを明らかにしていく。果肉中に誘導される濃度では防御活性としては効果が十分でない点について、以下のような可能性が考えられる。リンゴ幼果は食害に応答して生合成する化合物の中にクロロゲン酸類があり、phlorizinとは生合成経路を共にしている。したがって、この生理反応の副産物として果肉中の濃度が上がっている可能性がある。あるいは、誘導されたphlorizin単独では十分な活性を持たないが、他に誘導される化合物群と協奏作用により防御活性を示す可能性も考えられ、より詳細に調べる必要がある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度はリンゴで誘導される化合物群の中から、phlorizinに注目してその生理活性を明らかにした。Phlorizinはリンゴの特徴的なポリフェノールとして知られるが、リンゴ果実における防御機構の全体像における位置づけは不明だったため、これを明らかにした点は大きい。直接防御として重要な一役を担っている事が示唆された一方、誘導性防御としての役割はまだ不明瞭であり、他の誘導性二次代謝物との協奏作用など明らかにしていく必要がある。また、昨年度に明らかになった誘導性トリテルペン類の抗菌作用についても、現在論文を執筆中である。
Strategy for Future Research Activity	今年度は誘導されるphlorizinの生理活性解明と、恒常的に果皮に蓄積されるphlorizinの季節性変動並びに摘果後の濃度変化を明らかにする。これにより、着果でのみ発揮されるリンゴ果実の防御機構におけるphlorizinの寄与が明確になる予定である。さらに現在、樹上着果でのみ観察される、食害痕近傍に滴る雫についても化学分析を進めている。以上が明らかになれば、リンゴ果実における防御機構の全体像が見えてくると思われる。
Causes of Carryover	年度末の学会関連旅費に使う予定をしていたが、他の財源が確保できたため、次年度に繰り越した。研究の進捗状況により、圃場試験のための出張旅費もしくは、試薬購入に使用する予定である。