植物細胞壁損傷の感知による植食性昆虫食害の認識機構

• 研究課題/領域番号: 18K05558
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 新屋 友規 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (80514207)
• 研究分担者: 小竹 敬久 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20334146)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 植物-昆虫間相互作用 / 植物免疫 / 細胞壁 / イネ / 植食性昆虫 / 腸内細菌

研究成果の概要

植物の植食性昆虫認識において、食害部位に残置される昆虫の吐き戻し液に含まれる分子が重要な役割を果たすことが知られている。本研究では、イネを食害するクサシロキヨトウの吐き戻し液の解析により、イネの食害認識に関わり防御応答を活性化する植物細胞壁由来の糖鎖を同定した。さらに当該糖鎖の産生機構の解析したところ、当該糖鎖の産生に関わる細胞壁分解酵素がクサシロキヨトウ腸内細菌に由来する可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の植食性昆虫食害認識に関わるリガンド分子の報告が限られているなか、植物細胞壁を由来とする新規リガンド分子を同定するとともに、食害時の細胞壁損傷の分子機構の一端を明らかにした。このような植物の昆虫食害認識機構を明らかにしていくことは、環境中の植物-昆虫間相互作用の分子レベルでの理解に寄与するだけでなく、新しい植物保護アプローチを考える手掛かりとなることも期待される。

研究成果

• [雑誌論文] The rice wound-inducible transcription factor RERJ1 sharing same signal transduction pathway with OsMYC2 is necessary for defense response to herbivory and bacterial blight (2022)
  • 著者名/発表者名: Valea Ioana、Motegi Atsushi、Kawamura Naoko、Kawamoto Koichi、Miyao Akio、Ozawa Rika、Takabayashi Junji、Gomi Kenji、Nemoto Keiichirou、Nozawa Akira、Sawasaki Tatsuya、Shinya Tomonori、Galis Ivan、Miyamoto Koji、Nojiri Hideaki、Okada Kazunori
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: 109 号: 4-5 ページ: 651
  • DOI: 10.1007/s11103-021-01186-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chitooligosaccharide elicitor and oxylipins synergistically elevate phytoalexin production in rice (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinya Tomonori、Miyamoto Koji、Uchida Kenichi、Hojo Yuko、Yumoto Emi、Okada Kazunori、Yamane Hisakazu、Galis Ivan
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: 109 号: 4-5 ページ: 595
  • DOI: 10.1007/s11103-021-01217-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated view of plant metabolic defense with particular focus on chewing herbivores (2022)
  • 著者名/発表者名: Wari David、Aboshi Takako、Shinya Tomonori、Galis Ivan
  • 雑誌名: Journal of Integrative Plant Biology 巻: 64 号: 2 ページ: 449-475
  • DOI: 10.1111/jipb.13204
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phytohormone‐dependent plant defense signaling orchestrated by oral bacteria of the herbivore <i>Spodoptera litura</i> (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki Yukiyo、Sumioka Hiroka、Takiguchi Mayu、Uemura Takuya、Kihara Yuka、Shinya Tomonori、Galis Ivan、Arimura Gen‐ichiro
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 231 号: 5 ページ: 2029-2038
  • DOI: 10.1111/nph.17444
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deciphering OPDA Signaling Components in the Momilactone-Producing Moss Calohypnum plumiforme (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideo Inagaki, Koji Miyamoto, Noriko Ando, Kohei Murakami, Koki Sugisawa, Shion Morita, Emi Yumoto, Miyu Teruya, Kenichi Uchida, Nobuki Kato, Takuya Kaji, Yousuke Takaoka, Yuko Hojo, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Akira Nozawa, Tatsuya Sawasaki, Hideaki Nojiri, Minoru Ueda, Kazunori Okada
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 12 ページ: 688565-688565
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.688565
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Herbivore‐induced and constitutive volatiles are controlled by different oxylipin‐dependent mechanisms in rice (2021)
  • 著者名/発表者名: Mujiono Kadis、Tohi Tilisa、Sobhy Islam S.、Hojo Yuko、Shinya Tomonori、Galis Ivan
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: 71 号: 8 ページ: 6494-6511
  • DOI: 10.1111/pce.14126
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phytohormone elicitation in maize by oral secretions of specialist <i>Mythimna separata</i> and generalist <i>Spodoptera litura</i> (2021)
  • 著者名/発表者名: Morita Miki、Yamasaki Yukiyo、Shinya Tomonori、Galis Ivan、Arimura Gen-ichiro
  • 雑誌名: Journal of Plant Interactions 巻: 16 号: 1 ページ: 587-590
  • DOI: 10.1080/17429145.2021.2006334
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Silencing of phosphoinositide dependent protein kinase orthologs reduces hypersensitive cell death in <i>Nicotiana benthamiana</i> (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiba Akinori、Fukui Kotoko、Mitani Maki、Galis Ivan、Hojo Yuko、Shinya Tomonori、Ohnishi Kouhei、Hikichi Yasufumi
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 37 号: 3 ページ: 363-367
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0511b
  • NAID: 130007907451
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2020-09-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphatidylinositol-phospholipase C2 regulates pattern-triggered immunity in Nicotiana benthamiana (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiba Akinori、Nakano Masahito、Hosokawa Miki、Galis Ivan、Nakatani Hiroko、Shinya Tomonori、Ohnishi Kouhei、Hikichi Yasufumi
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 71 号: 16 ページ: 5027-5038
  • DOI: 10.1093/jxb/eraa233
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stomatal immunity against fungal invasion comprises not only chitin-induced stomatal closure but also chitosan-induced guard cell death (2020)
  • 著者名/発表者名: Ye Wenxiu、Munemasa Shintaro、Shinya Tomonori、Wu Wei、Ma Tao、Lu Jiang、Kinoshita Toshinori、Kaku Hanae、Shibuya Naoto、Murata Yoshiyuki
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 34 ページ: 20932-20942
  • DOI: 10.1073/pnas.1922319117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonglandular silicified trichomes are essential for rice defense against chewing herbivores (2020)
  • 著者名/発表者名: Andama Joackin B.、Mujiono Kadis、Hojo Yuko、Shinya Tomonori、Galis Ivan
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: 43 号: 9 ページ: 2019-2032
  • DOI: 10.1111/pce.13775
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ethylene functions as a suppressor of volatile production in rice (2020)
  • 著者名/発表者名: Mujiono Kadis、Tohi Tilisa、Sobhy Islam S、Hojo Yuko、Ho Nhan Thanh、Shinya Tomonori、Galis Ivan
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 71 号: 20 ページ: 6491-6511
  • DOI: 10.1093/jxb/eraa341
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Affinity Labeling and purification of plant chitin-binding LysM-receptor with chitin octasaccharide derivatives, Lectin Purification and Analysis, Springer Nature, edited by Jun Hirabayashi (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinya T., Shibuya N., Kaku H.
  • 雑誌名: Method Mol Biol 巻: 2132 ページ: 401-412
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0430-4_39
  • ISBN: 9781071604298, 9781071604304
• [雑誌論文] Brown planthopper honeydew-associated symbiotic microbes elicit momilactones in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Wari David、Alamgir Kabir Md、Mujiono Kadis、Hojo Yuko、Tani Akio、Shinya Tomonori、Nakatani Hiroko、Galis Ivan
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 14 号: 11 ページ: 1655335-1655335
  • DOI: 10.1080/15592324.2019.1655335
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Honeydew-associated microbes elicit defense responses against brown planthopper in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Wari D., Alamgir KM., Mujiono K., Hojo Y. Shinya T., Tani A., Nakatani H., Galis I.
  • 雑誌名: J Exp. Bot 巻: 70 号: 5 ページ: 1683-1696
  • DOI: 10.1093/jxb/erz041
  • NAID: 120006862806
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Integration of danger peptide signals with HAMP signaling amplifies the anti-herbivore defense responses in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinya Tomonori、Yasuda Shigetaka、Hyodo Kiwamu、Tani Rena、Hojo Yuko、Fujiwara Yuka、Hiruma Kei、Ishizaki Takuma、Fujita Yasunari、Saijo Yusuke、Galis Ivan
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 626-637
  • DOI: 10.1111/tpj.13883
  • 査読あり
• [学会発表] 植物の自己損傷感知による昆虫食害認識機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新屋友規・小竹敬久・Galis Ivan
  • 学会等名: 日本農薬学会第47回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 食害されたトウモロコシにおけるDOPA配糖体の誘導 (2022)
  • 著者名/発表者名: 網干貴子・一刀皐平・Galis Ivan・新屋友規・村山哲也
  • 学会等名: 日本農薬学会第47回大会
• [学会発表] イネ葉におけるジャスモン酸を介したシステミックな防御応答 (2022)
  • 著者名/発表者名: 桑原大芽・北條優子・新屋友規・Galis Ivan
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Characterization of honeydew-associated microbes of brown planthoppers and their role in rice defense (2022)
  • 著者名/発表者名: Wari David・北條優子・谷明生・新屋友規・Galis Ivan
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] イネ複合病害抵抗性遺伝子BSR1は食害昆虫に対する防御応答にも関与する (2022)
  • 著者名/発表者名: 神田恭和・新屋友規・前田哲・Galis Ivan・鎌倉高志・森 昌樹
  • 学会等名: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 植物の昆虫食害認識機構から探る耐虫性作物作成への展望 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新屋友規
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部 支部創立20周年記念 第33回 若手研究者シンポジウム「農芸化学応用研究の新潮流」
  • 招待講演
• [学会発表] Brown planthopper honeydew-associated microbes induce defense response in rice (2021)
  • 著者名/発表者名: David Wari, Yuko Hojo, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第62回日本植物生理学会年会
• [学会発表] イネ葉における食害部位とその周辺での防御応答の比較 (2021)
  • 著者名/発表者名: 桑原 大芽、北條 優子、新屋 友規、Galis Ivan
  • 学会等名: 第62回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Characterization of a novel jasmonic acid-induced amino acid-like transporter in rice (2020)
  • 著者名/発表者名: Tilisa Tohi, Yuko Hojo, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Investigation of mechanisms of host plant selection by rice brown planthopper Nilaparvata lugens (2020)
  • 著者名/発表者名: Nhan Thanh Ho, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Plant response to flooding stress impairs rice defense systems against herbivores (2020)
  • 著者名/発表者名: Kadis Mujiono, Yuko Hojo, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] アミンを介したイネ科植物の食害応答の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 網干貴子・一刀皐平・Galis Ivan・新屋友規・村山哲也
  • 学会等名: 日本農薬学会第45回大会
• [学会発表] Regulators of stress-inducible prenyldiphosphate synthases that define types of terpenoids production in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Wada M., Shinya T., Galis I., Ozawa R., Arimura G., Mori M., Nojiri H., Okada K.
  • 学会等名: TERPNET 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 植物はどのような分子を認識することで昆虫食害を感知するのか？ (2019)
  • 著者名/発表者名: 新屋友規
  • 学会等名: おかやまバイオアクティブ研究会 第56回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Sensing of herbivores by plants - self damage and insect elicitors (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinya, T.
  • 学会等名: 35th IPSR International Symposium and 11th Symposium on Plant Stress Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イネの植食性昆虫認識に関わる細胞壁由来エリシターの解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新屋友規・藤原由佳・兵頭究・吉見圭永・原克弥・円谷陽一・小竹敬久・Galis Ivan
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Update on mechanisms of NERICA rice direct defense against insect herbivores (2019)
  • 著者名/発表者名: Joackin B. Andama, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] The role of jasmonates and ethylene in elicitation of secondary metabolism in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Kadis Mujiono, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Pilot field experiments for identification of novel herbivory-related QTLs by the use of rice BIL population (2019)
  • 著者名/発表者名: Nhan Thanh Ho, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Development of robust method for measurement of internal leaf volatiles in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Tilisa Tohi, Kadis Mujiono, Tomonori Shinya, Ivan Galis
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] A hormone with many tasks: Jasmonate-related functions in defense and development of rice plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Galis, I., Fukumoto, K., Hojo, Y., Nakatani, H., Shinya, T.
  • 学会等名: 34th annual meeting of the ISCE
  • 国際学会
• [学会発表] Jasmonates …but who are “the others” in rice defense against herbivores? (2018)
  • 著者名/発表者名: Mujiono, K., Sobhy, I., Shinya, T., Galis, I.
  • 学会等名: 34th annual meeting of the ISCE
  • 国際学会
• [備考] 岡山大学 資源植物科学研究所/大学院環境生命科学研究科 植物-昆虫間相互作用グループ
  • URL: http://www.rib.okayama-u.ac.jp/PII/
• [備考] 岡山大学資源植物科学研究所
  • URL: http://www.rib.okayama-u.ac.jp/index-j.html
• [備考] 植物・昆虫間相互作用グループ
  • URL: http://www.rib.okayama-u.ac.jp/PIN/index_j.html
• [備考] 植物・昆虫間相互作用グループ
  • URL: http://www.rib.okayama-u.ac.jp/research/2013pii.html