植物の葉における自切の生態的意義と分子基盤

• 研究課題/領域番号: 15H05241
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 海外学術
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 東京大学 (2018-2019); 京都大学 (2015-2017)
• 研究代表者: 川北 篤 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80467399)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 自切 / 葉 / 病原菌 / センダン科 / サクラ属 / ハクサンカメバヒキオコシ / ムツモンオトシブミ / アカネ科 / ニシキギ属 / 植物の防御応答 / 過敏感反応 / 植物の病害応答 / 病害応答 / バラ科

研究成果の概要

本研究では、主に熱帯に生育する7目11科の植物が、病原菌に感染した葉の部位を局所的に自ら切り落とすことで、周囲への感染拡大を防いでいると考えられる応答を示すことを発見した。この現象は、外敵による攻撃を受けた部位を宿主自身が切り落とすという意味で、動物で見られる自切に類似する。自切が確認できた植物は、基部被子植物のモクレン目から真正双子葉類のムクロジ目、ユキノシタ目、リンドウ目などさまざまな目にわたっており、被子植物にかなり広範に見られる応答であることが分かった。自切を引き起こす病原菌は特定の分類群に限られることはなく、植食性昆虫の食跡や物理的刺激に対しても同様の応答が起こる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物は生態系の生産者であり、植食者や病原菌による攻撃に絶えずさらされている。食害や病害から身を守るため、植物はさまざまな物理的、化学的、あるいは生物的な防衛機構を発達させてきたが、とりわけ病原菌に対する植物の防御応答は、モデル植物や、一部の栽培植物において詳しく研究されているに過ぎす、野生植物における防御応答の多様性は詳しく研究されていなかった。本研究は、これまで植物の防御応答としてほとんど注目されてこなかった、植物自らが葉の感染部位を切り落とすという応答が、被子植物のさまざまな分類群で広く見られることを発見し、植物が従来考えられてきた以上に多様な方法で身を守っていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Active pollination drives selection for reduced pollen-ovule ratios (2020)
  • 著者名/発表者名: Pellmyr O, Kjellberg F, Herre EA, Kawakita A, Hembry DH, Holland JN, Terrazas T, Clement W, Segraves KA, Althoff DM
  • 雑誌名: American Journal of Botany 巻: 104 号: 1 ページ: 164-170
  • DOI: 10.1002/ajb2.1412
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Leaf shape deters plant processing by an herbivorous weevil (2019)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Y, Kawakita A
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 5 号: 9 ページ: 959-964
  • DOI: 10.1038/s41477-019-0505-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Leafflower-leafflower moth mutualism in the Neotropics: Successful transoceanic dispersal from the Old World to the New World by actively-pollinating leafflower moths (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawakita, A., Sato, A. A. W., Salazar, J. R. L., & Kato, M.
  • 雑誌名: PloS One 巻: 14(1) 号: 1 ページ: e0210727-e0210727
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0210727
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High degree of polyphagy in a seed-eating bark beetle, <i>Coccotrypes gedeanus</i> (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae), during a community-wide fruiting event in a Bornean tropical rainforest (2018)
  • 著者名/発表者名: Iku Asano, Itioka Takao, Kawakita Atsushi, Goto Hideaki, Ueda Akira, Shimizu-kaya Usun, Meleng Paulus
  • 雑誌名: Tropics 巻: 27 号: 3 ページ: 59-66
  • DOI: 10.3759/tropics.MS18-07
  • NAID: 130007539343
  • ISSN: 0917-415X, 1882-5729
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hawaiian Philodoria (Lepidoptera, Gracillariidae, Ornixolinae) leaf mining moths on Myrsine (Primulaceae): two new species and biological data (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Shigeki, Johns Chris A., Lopez-Vaamonde Carlos, Doorenweerd Camiel, Kawakita Atsushi, Ohshima Issei, Lees David C., Hanabergh Sofia, Kawahara Akito Y.
  • 雑誌名: ZooKeys 巻: 773 ページ: 109-141
  • DOI: 10.3897/zookeys.773.21690
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Promises and challenges in insect-plant interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Giron D, Dubreuil G, Bennett A, Dedeine F, Dicke M, Dyer LA, Erb M, Harris MO, Huguet E, Kaloshian I, Kawakita A, Lopez-Vaamonde C, Palmer TM, Petanidou T, Poulsen M, Salle A, Simon J-C, Terblanche JS, Thiery D, Whiteman NK, Woods HA, Pincebourde S
  • 雑誌名: Entomologia Experimentalis et Applicata 巻: 166 号: 5 ページ: 319-343
  • DOI: 10.1111/eea.12679
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Patterns of temporal and enemy niche use by a community of leaf cone moths Caloptilia coexisting on maples Acer as revealed by metabarcoding (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakadai, R. & A. Kawakita
  • 雑誌名: Molecular Ecology 巻: 未定 号: 12 ページ: 3309-3319
  • DOI: 10.1111/mec.14105
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pollinia transfer on moth legs in Hoya carnosa (Apocynaceae) (2017)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki Ko、Furukawa Saori、Kawakita Atsushi
  • 雑誌名: American Journal of Botany 巻: 104 号: 6 ページ: 953-960
  • DOI: 10.3732/ajb.1700078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Limiting the cost of mutualism: the defensive role of elongated gynophore in the leafflower-moth mutualism (2017)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Saori、Kawakita Atsushi
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 184 号: 4 ページ: 835-846
  • DOI: 10.1007/s00442-017-3910-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pollination by fungus gnats and associated floral characteristics in five families of the Japanese flora (2017)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki Ko、Kawakita Atsushi
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 121 号: 4 ページ: 651-663
  • DOI: 10.1093/aob/mcx196
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular phylogeny and revised higher-level classification for the leaf-mining moth family Gracillariidae and its implications for larval host use evolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawahara, A. Y., D. Plotkin, I. Ohshima, C. Lopez-Vaamonde, P. Houlihan, J. W. Breinholt, A. Kawakita, L. Xiao, J. C. Regier, D. R. Davis, T. Kumata, J-C. Sohn, J. De Prins & C. Mitter
  • 雑誌名: Systematic Entomology 巻: 42 号: 1 ページ: 60-81
  • DOI: 10.1111/syen.12210
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pollinia transfer on moth legs in Hoya carnosa (Apocynaceae) (2017)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, K., S. Furuawa & A. Kawakita
  • 雑誌名: American Journal of Botany 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presence of weed fungus in a non-social beetle-fungus cultivation mutualism. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toki W, Kawakita A, Togashi K
  • 雑誌名: Ecological Entomology 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 253-262
  • DOI: 10.1111/een.12293
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phylogenetic test of speciation by host shift in leaf cone moths (Caloptilia) feeding on maples (Acer) (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakadai, R. & A. Kawakita
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 6 号: 14 ページ: 4958-4970
  • DOI: 10.1002/ece3.2266
  • NAID: 120005973362
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diversity and evolution of pollinator rewards and protection by Macaranga (Euphorbiaceae) bracteoles (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki, E., A. Kawakita & S. Sakai
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology 巻: 29 ページ: 379-390
  • NAID: 120005666208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Avian seed dispersal in a mycoheterotrophic orchid Cyrtosia septentrionalis (2015)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., A. Kawakita & M. Kato
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1 号: 5 ページ: 15052-15052
  • DOI: 10.1038/nplants.2015.52
  • NAID: 120005603911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversal of mutualism in a leafflower-leafflower moth association: The possible driving role of a third-party partner (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawakita, A., K. Mochizuki & M. Kato
  • 雑誌名: Biological Journal of the Linnean Society 巻: 116 号: 3 ページ: 507-518
  • DOI: 10.1111/bij.12633
  • NAID: 120005705950
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Revision of the Japanese species of Epicephala Meyrick with descriptions of seven new species (Lepidoptera, Gracillariidae). (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawakita A. and Kato M.
  • 雑誌名: ZooKeys 巻: 568 ページ: 87-118
  • DOI: 10.3897/zookeys.568.6721
  • NAID: 120006333952
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 葉のかたちと植食者：葉の切れ込みはオトシブミの揺籃づくりを妨げるか？ (2019)
  • 著者名/発表者名: 樋口裕美子、川北篤
  • 学会等名: 日本生態学会第66回全国大会
• [図書] 奄美群島の自然史学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川北篤
  • 総ページ数: 388
  • 出版者: 東海大学出版部
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科附属植物園川北篤研究室
  • URL: https://www.bg.s.u-tokyo.ac.jp/common/research/kawakita-lab/Japanese/home.html
• [備考] 川北篤研究室
  • URL: https://www.bg.s.u-tokyo.ac.jp/common/research/kawakita-lab/Japanese/homu.html
• [備考] 京都大学生態学研究センター 川北篤研究室
  • URL: http://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~kawakita/kawakita/homu.html
• [備考] 川北篤研究室ホームページ
  • URL: http://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~kawakita/kawakita/homu.html