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害虫が分泌するエリシターの植物認識機構

公募研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 20H04786
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京理科大学

研究代表者

有村 源一郎  東京理科大学, 先進工学部生命システム工学科, 教授 (60505329)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードエリシター / ハスモンヨトウ / シロイヌナズナ / 共生微生物 / 害虫 / 受容体 / ナミハダニ
研究開始時の研究の概要

ハスモンヨトウおよびナミハダニが分泌するエリシターの植物認識機構を理解することで、植物の潜在的な防御能力を高めるための学術基盤を構築することを目的とする。我々は、ハスモンヨトウの唾液由来糖性エリシターの応答に関わるダイズおよびシロイヌナズナタンパク質(HAK))を同定しており、本研究ではシロイヌナズナのHAK1と相互作用するエリシター受容体の同定を試みる。さらに、ナミハダニのタンパク質性エリシター(テトラニン)の受容体とその共受容体を同定する。代表的な咀嚼性害虫と吸汁性害虫由来の異なるエリシターに対する特異的受容体の同定および分子機能を理解することで、植物の食害初期応答の分子システムを紐解く。

研究実績の概要

植物が害虫に被食されると防御応答が誘導される。食害された植物では、まず害虫が分泌する“エリシター”が認識され、それぞれの害虫に抵抗するための特異的かつ多彩な防御応答を引き起こされる。さらに、植物がエリシターを認識することで引き起こされる細胞内外の情報伝達および揮発性化合物などを介した植物と他生物とのコミュニケーションのメカニズムも解明されつつあり、これらのシステムを活用した有機農業技術の開発が期待されている。本研究ではこれらの分子機構の解明を目指し、本年度は以下の研究項目を実施した。
1)ハスモンヨトウの幼虫の吐き戻し液(OS)に含まれるオリゴ糖エリシターの認識に関わるダイズとシロイヌナズナのタンパク質“HAK”がこれまで同定されている。本年度は、唾液由来オリゴ糖エリシターの応答に関わるシロイヌナズナのHAKシステムにおいて、唾液内の高分子オリゴ糖エリシターは植物の糖分解酵素によって断片化される可能性が示唆された。
2)これまで、吸汁性害虫であるナミハダニの唾液腺で発現するタンパク質であるテトラニン(Tet1、Tet2)は、インゲンマメ葉の防御応答を誘導するエリシター活性を有することが明らかにされている。本研究ではさらに、約90種の体外分泌タンパク質から、ハダニ致死を誘発するTet3、Tet4を同定した。また、これらのTetタンパク質はハダニの寄主適応においても重要な役割を担うことが見出されつつある。
3)ハスモンヨトウの幼虫のOSに含まれる共生微生物の存在が、シロイヌナズナのジャスモン酸・サリチル酸・アブシシン酸の制御バランスに影響することで防御応答が調節されている現象および、さまざまな共生微生物の中で、自然界に普遍的に分布している表皮ブドウ球菌が、その効果を発現させている微生物の一つであることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Turin(イタリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Assam Agricultural University(インド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] トリノ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] アッサム農業大学(インド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Sustained defense response via volatile signaling and its epigenetic transcriptional regulation2022

    • 著者名/発表者名
      Onosato, Haruki; Fujimoto, Genya; Higami, Tomota; Sakamoto, Takuya; Yamada, Ayaka; Suzuki, Takamasa; Ozawa, Rika; Matsunaga, Sachihiro; Seki, Motoaki; Ueda, Minoru; Sako, Kaori; Galis, Ivan; Arimura, Gen-ichiro
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 2 ページ: 922-933

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac077

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Immune gene activation by NPR and TGA transcriptional regulators in the model monocot Brachypodium distachyon2022

    • 著者名/発表者名
      Shimizu K., Suzuki H., Uemura T., Nozawa A., Desaki Y., Hoshino R., Yoshida A., Abe H., Nishiyama M., Nishiyama C., Sawasaki T., Arimura G.
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 10 号: 2 ページ: 470-481

    • DOI

      10.1111/tpj.15681

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An amino acid ester of menthol elicits defense responses in plants2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuzuki C., Hachisu M., Iwabe R., Nakayama Y., Nonaga Y., Sukegawa S., Horito S., Arimura G.
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: - 号: 4-5 ページ: 523-531

    • DOI

      10.1007/s11103-021-01150-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [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

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 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 Spodoptera litura2021

    • 著者名/発表者名
      Yamasak Y., Sumioka H., Takiguchi M., Uemura T., Kihara Y., Galis I., Shinya T., Arimura G.
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Making sense of the way plants sense herbivores2021

    • 著者名/発表者名
      Arimura G.
    • 雑誌名

      Trends in Plant Science

      巻: 26 号: 3 ページ: 288-298

    • DOI

      10.1016/j.tplants.2020.11.001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mint companion plants enhance the attraction of the generalist predator Nesidiocoris tenuis according to its experiences of conspecific mint volatiles2020

    • 著者名/発表者名
      Rim Hojun、Hattori Sayaka、Arimura Gen-ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 2078-2078

    • DOI

      10.1038/s41598-020-58907-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evidence that ERF transcriptional regulators serve as possible key molecules for natural variation in defense against herbivores in tall goldenrod2020

    • 著者名/発表者名
      Takafuji Kento、Rim Hojun、Kawauchi Kentaro、Mujiono Kadis、Shimokawa Saki、Ando Yoshino、Shiojiri Kaori、Galis Ivan、Arimura Gen-ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 5352-5352

    • DOI

      10.1038/s41598-020-62142-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Soy and Arabidopsis receptor-like kinases respond to polysaccharide signals from Spodoptera species and mediate herbivore resistance2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura Takuya、Hachisu Masakazu、Desaki Yoshitake、Ito Ayaka、Hoshino Ryosuke、Sano Yuka、Nozawa Akira、Mujiono Kadis、Galis Ivan、Yoshida Ayako、Nemoto Keiichirou、Miura Shigetoshi、Nishiyama Makoto、Nishiyama Chiharu、Horito Shigeomi、Sawasaki Tatsuya、Arimura Gen-ichiro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 224-224

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0959-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 植物の害虫エリシター認識システムの解明と産業利用イノベーション2020

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 78 ページ: 490-491

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 植物香気成分とテルペン誘導体の免疫活性化機能2020

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎, 宮永正斗, 八須匡和
    • 雑誌名

      Bio Industry

      巻: 37 ページ: 10-16

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 害虫の唾液因子によって調節される植物の防御応答システム2022

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会 シンポジウム「寄生・共生・防御・感染を制御する化学シグナル」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 安全な食と環境をめざした有機農業システムの開発に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎
    • 学会等名
      TUS Forum 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるPBL27-CRK2を介した虫害防御応答機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      森島実奈美, 佐野友香, 上村卓矢, 出崎能丈, 伊藤綾華, 根本圭一郎, Ivan Galis, 野澤彰, 澤崎達也, 有村源一郎
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 瀧口麻由, 上村卓矢, 住岡裕香, 山崎廉予, 木原侑香, 新屋友規, Ivan Galis, 有村源一郎2021

    • 著者名/発表者名
      シロイヌナズナの虫害応答シグナル伝達系におけるハスモンヨトウ唾液内細菌の機能の解明
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ナミハダニのタンパク質エリシター「テトラニン」の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      田中未来, 谷村香織, 若谷晃汰, 小澤理香, 北條優子, 新屋友規, Ivan Galis, 出崎能丈, 有村源一郎
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オシメンによって誘導されるシロイヌナズナの防御応答に関するエピジェネティック転写制御2021

    • 著者名/発表者名
      小野里悠希, 藤本源哉, 樋上智大, 坂本卓也, 松永幸大, 関原明, 有村源一郎
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] イネ科モデル植物ミナトカモジグサにおけるNPR1とNPR2の機能解明2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木ひとみ, 清水弘平, 上村卓, 野澤彰, 出崎能丈, 星野稜介, 吉田彩子, 安部洋, 西山真, 西山千春, 澤崎達也, 有村源一郎
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 揮発性テルペンに応答したシロイヌナズナの防御応答エピジェネティック制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      小野里悠希, 藤本源哉, 樋上智大, 坂本卓也, 松永幸大, 関原明, 有村源一郎
    • 学会等名
      第38回日本植物バイオテクノロジー学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 植物の害虫抵抗性機構2021

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎
    • 学会等名
      生物刺激制御研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 害虫が分泌するエリシターの植物認識機構2021

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎, 出崎能丈
    • 学会等名
      化学コミュニケーションのフロンティア 第8回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Macro- and micro-perspective of signal transduction for trade-off between plants and insects2021

    • 著者名/発表者名
      Arimura G.
    • 学会等名
      Tsukuba Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミントの香りの動植物における生理機能2020

    • 著者名/発表者名
      有村源一郎
    • 学会等名
      第30回イソプレノイド研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 揮発性テルペンに曝された香り受容植物のエピジェネティクスを介した防御応答機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      藤本源哉,小野里悠希,樋上智大,坂本卓也,松永幸大,関原明,有村源一郎
    • 学会等名
      第30回イソプレノイド研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effect of amino acid esters of menthol on induced defense responses in plants2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuzuki, C., Hachisu M., Nakayama Y, Nonaga Y, Sukegawa S., Horito S., Arimura G.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of epigenetic control mechanism of the defense response in cruciferous plants2020

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto G., Sakamoto T., Matsunaga S., Seki M., Arimura G.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Functional characterization of symbiotic bacteria existing in the saliva of Spodoptera litura on defense response of Arabidopsis2020

    • 著者名/発表者名
      Takiguchi M., Uemura T., Sumioka Y., Yamazaki Y., Shinya T., Ivan G., Arimura G.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NPR-mediated immune system in the model monocot plant Brachypodium distachyon2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki H., Shimizu K., Uemura T., Nozawa A., Desaki Y., Hoshino R., Yoshida A., Abe H., Nishiyama M., Nishiyama C., Sawasaki T., Arimura G.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Functional analysis of HAK-mediated signal transduction in Arabidopsis plants in response to herbivory2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Y., Morishima M.,Uemura T., Ito A., Hoshino R., Desaki Y., Nozawa A., Sawasaki T., Galis I., Nemoto K., Arimura G.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Tetranychus urticae-derived elicitors (tetranins) : their molecular function and response system in host plants2020

    • 著者名/発表者名
      Tanimura K., Yasuno A., Tanaka M., Wakaya K., Takafuji K., Ida J., Abe H.,, Desaki Y., Arimura G.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学有村研究室

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/garimura/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学 有村研究室

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/garimura/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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