吸汁性害虫による樹木新葉のゴール形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16580274
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境農学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 今野 晴義 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (10108178)
• 研究分担者: 中島 進 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (60033122) ; 積木 久明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (60033255)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: イスノキ / ゴール(虫えい) / イスノキカルス / 植物細胞壁 / 糖質分解酵素 / 吸汁性害虫 / ゴール形成機構 / イスノキカルス細胞 / βガラクトシダーゼ / 酵素学的諸性質 / 植物細胞壁構造

研究概要

イスノキ健全葉、ゴール組織、カルス細胞を破砕し、緩衝液可溶性タンパク質画分、塩可溶性タンパク質画分、細胞壁画分に分画し、各々の細胞壁構造と細胞壁糖質加水分解酵素について検討した。
健全葉の細胞壁画分の主たる非セルロース性糖は、アラビノース、キシロース、グルコース、ウロン酸であり、ゴール組織とカルス細胞の細胞壁ではアラビノース、キシロース、ガラクトース、ウロン酸であった。各々の細胞壁からマトリックス多糖を化学的に抽出した結果、ペクチン含量は、健全葉で3%、ゴール組織で7%、カルス細胞で16%であり、ヘミセルロース含量は、健全葉では17%、ゴール組織とカルス細胞では24%であった。各々の抽出したマトリックス多糖をイオン交換クロマトグラフィーで分画すると、ペクチンは同じ溶出パターンを示したが、ゴール組織とカルス細胞のヘミセルロースの溶出パターンは、健全葉と大きく異なっていた。分画された多糖画分の構造を検討した結果、ゴール組織とカルス細胞では、健全葉の細胞壁ヘミセルロースの主要構成成分であるアラビノキシランが欠損していることが明らかになった。
一方、健全葉、ゴール組織、カルス細胞からの緩衝液可溶性画分と塩可溶性画分に含まれる各種糖質加水分解酵素を検索した結果、多数の酵素活性が検出された。ゴール組織の塩可溶性画分では、健全葉と比較して、β-ガラクトシダーゼとα-アラビノフラノシダーゼ活性が高く、カルス細胞の緩衝液可溶性画分では、β-ガラクトシダーゼ活性が著しく高かった。そこで、カルス細胞より本酵素を各種カラムクロマトグラフィーと調製用電気泳動などにより高度に精製し、酵素学的諸性質を明らかにした。