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植物と咀嚼性昆虫における防御と適応の有機化学

Research Project

Project/Area Number 04J01212
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bioproduction chemistry/Bioorganic chemistry
Research InstitutionKyoto University
Research Fellow 吉永 直子  京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsグルタミン酸 / 窒素同化効率 / オートラジオグラフィー / 放射性同位体炭素 / 脂肪酸代謝 / アンモニア解毒 / 鱗翅目昆虫 / 誘導抵抗性 / エリシター / volicitin / バイオフォトン
Research Abstract

ハスモンヨトウにおける窒素代謝とvolicitinの関係を明らかにした.グルタミン酸のグルタミンへの変換とvolicitin生合成の関連を検討したところ,15N-ラベル体アンモニアを用いた代謝物トレース実験とLCMS, LCMS-IT-TOF,及びGCMS分析により,餌中のグルタミン酸がアンモニアを取り込んでグルタミンとなって,volicitin生合成に利用されることが明らかになった.15N-NMR測定から,このグルタミン酸-グルタミンの変換にはグルタミン合成酵素が関わることが示唆された.腸管組織におけるこの反応は,これまであまり注目されていなかったが,グルタミン酸を効率よく体内に吸収する重要な経路であることが示唆された.この細胞内で生成するグルタミンがvolicitinとなって細胞外へ移動することで,細胞内のグルタミン濃度の上昇を抑え,結果としてグルタミン酸の吸収とアンモニアの解毒,窒素の効率的吸収と再利用が達成されるものと考えられる.鱗翅目幼虫がvolicitinを積極的に生合成している一つの理由として,このような新規の窒素代謝メカニズムを明らかにした.これまでvolicitin類が報告されていたのは,ごく一部の実験用昆虫からがほとんどであった.そこで,野外から採集された,10科22種の鱗翅目幼虫を対象にvolicitin類のスクリーニングを行った.その結果,新たに8科11種よりvolicitin類を同定した.これらの幼虫が持つvolicitin類縁体8種の組成パターンを整理したところ,進化系統樹とvolicitin組成に一定の相関が見られた.Volicitin類は比較的大型で広食性幼虫に見られ,種の分化とともに類縁体が多様化した可能性が示唆された.上述(1)の窒素代謝におけるvolicitinの生理機能と照らし合わせると,幼虫が窒素栄養価の低い植物を餌として利用する際に,その効率的吸収を目指してvolicitin類縁体を介した窒素代謝を開拓し,より広食性になるにつれて,その解毒代謝酵素によりvolicitin類の多様化が進んだことが示唆された.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(5 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] Effect of stereochemistry of Δlac-acetogenins on the inhibition of mitochondrial complex I (NADH-ubiquinone oxidoreductase).2007

    • Author(s)
      N.Ichimaru, N.Yoshinaga, T.Nishioka, H.Miyoshi
    • Journal Title

      Tetrahedron 63

      Pages: 1127-1139

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Efficient incorporation of unsaturated fatty acids into volicitin-related compounds in Spodoptera litura (Lepidoptera : Noctuidae).2007

    • Author(s)
      T.Aboshi, N.Yoshinaga, K.Noge, R.Nishida, N.Mori
    • Journal Title

      Biosci.Biotechnol.Biochem. 71(2)

      Pages: 607-610

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Absolute configulation of volicitin from the regurgitant of lepidopteran caterpillars and biological activity of volicitin-related compounds.2006

    • Author(s)
      Y.Sawada, N.Yoshinaga, K.Fujisaki, R.Nishida, Y.Kuwahara, N.Mori
    • Journal Title

      Biosci.Biotechnol.Biochem. 70(9)

      Pages: 2185-2190

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ultraweak photon emission from herbivory-injured maize plants2006

    • Author(s)
      N.Yoshinaga, K.Kato, C.Kageyama, K.Fujisaki, R.Nishida, N.Mori
    • Journal Title

      Naturwissenschaften 93

      Pages: 38-41

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] In vitro biosynthesis of volicitin in Spodoptera litura2005

    • Author(s)
      N.Yoshinaga, N.Morigaki, F.Matsuda, R.Nishida, N.Mori
    • Journal Title

      Insect Biochemistry and Molecular Biology 35

      Pages: 175-184

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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