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2017 年度 実績報告書

オゾン増加環境での落葉樹の植物起源揮発性有機化合物と食葉性昆虫の動態解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K14932
研究機関北海道大学

研究代表者

小池 孝良  北海道大学, 農学研究院, 特任教授 (10270919)

研究分担者 佐藤 冬樹  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (20187230)
宮崎 雄三  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60376655)
中村 誠宏  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (80545624)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード対流圏オゾン / BVOC / 揮発性有機化合物 / セスキテルペン / モノテルペン / Y字菅試験 / 樹林地 / 虫害
研究実績の概要

植食性昆虫による食害は森林の新葉生産量の約 15%を占め,地表付近のオゾン(以下 O3)や変動環境下での虫害発生メカニズムの解明は,今後の樹林地保護管理の課題の1つである。開放系 O3暴露施設ではカバノキ科のスペシャリスト昆虫であるハンノキハムシ成虫による食害は対照区と比べ O3区の夏葉で減少した。特に,O3区ではハムシ類の産卵や幼虫も見られなかった。一方,O3区の葉では防御物質量が低下し植食者の良質の葉になった。この矛盾した結果から,葉の形質以外による虫害制御が想定された。そこで葉形質以外の要因としてBVOC(生物起源揮発性有機化合物:香り成分、O3の前駆物質)に着目した。花や葉から放出されたBVOCを昆虫はこの成分を感知して宿主植物の位置を知る。
測定には1本のシュートをテフロン製の袋で覆い、袋内に放出される BVOC を採取管へ吸着させ分析した。モノテルペン(MT)はシラカンバが放出する BVOC の主要化合物群,セスキテルペン(SQT)は昆虫ホルモンと構造の似た化合物群である。両化合物群とも昆虫に対して誘因性・忌避性を示すので,これらの放出量・比率に注目した。MT,SQT とも対照区とO3付加区の間で基礎放出速度、組成に有意差はなかった。シラカンバの虫害には葉由来のMT ・ SQT では単独影響はなかった。BVOC によって虫の訪問頻度が増加すれば食害影響増加が想定される。BVOC は葉の傷害によって放出(HIPV:Herbivore Induced Plant Volatile)を見せる。シラカンバではOcimene 系,β-Caryophyllene,α-Farnesene などHIPV が確認された。HIPVシグナルが当該虫に対して忌避性を持つ例や害虫の天敵の呼び寄せに寄与する例は多い。今後、Y字菅試験を駆使し高O3下でのBVOCの挙動に迫りたい。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Cairo University/Department of Entomology(Egypt)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      Cairo University/Department of Entomology
  • [雑誌論文] ハンノキハムシの行動選択に及ぼす対流圏オゾンの影響 BVOC(生物起源揮発性有機化合物)と食害行動の関係性2018

    • 著者名/発表者名
      増井昇・小池孝良
    • 雑誌名

      北方森林学会

      巻: 66 ページ: 47-50

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and nutrition of Agelastica coerulea (Coleoptera: Chrysomelidae) larvae changed when fed with leaves obtained from an O3-enriched atmosphere.2018

    • 著者名/発表者名
      Abu ElEla, S., A, Agathokleous, E., Koike,T.
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: 25 ページ: -

    • DOI

      org/10.1007/s11356-018-1683-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 高オゾン濃度環境下におけるシラカンバのBVOC 放出 ハンノキハムシ食害傾向との関係性に迫る2017

    • 著者名/発表者名
      増井昇・望月智貴・谷 晃・斎藤秀之・渋谷正人・小池孝良
    • 雑誌名

      北方森林学会

      巻: 65 ページ: 23-25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ozone alters the feeding behavior of the leaf beetle Agelastica coerulea (Coleoptera: Chrysomelidae) into leaves of Japanese white birch (Betula platyphylla var. japonica)2017

    • 著者名/発表者名
      Agathokleous, E., Sakikawa, T., Abu ElEla, S.A., Mochizuki, T., Nakamura, M., Watanabe, M., Kawamura, K., Koike, T.
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: 24-21 ページ: 17577-17583

    • DOI

      10.1007/s11356-017-9369-7

    • 査読あり
  • [学会発表] Forest declining of mountain birch in northern Japan: Examination of effect of the elevated ozone on birch2018

    • 著者名/発表者名
      Koike,T・Sakuma A・Watanabe M
    • 学会等名
      Changing environment, plant stress and their ecological implications,65th Ecological Society of Japan, Sapporo Convention Center, 北海道・札幌市
  • [学会発表] 高濃度オゾン環境下におけるシラカンバの食害動向とBVOCの関係性2018

    • 著者名/発表者名
      増井昇・望月智貴・谷晃・小池孝良・佐藤冬樹
    • 学会等名
      第29回 日本森林学会大会(高知県・高知市・高知大学朝倉キャンパス)
  • [学会発表] BVOC emitted from Japanese white birch under high ozone level - Relationship between insects and trees -2018

    • 著者名/発表者名
      Masui N・Mochizuki T・Tani A・Koike T
    • 学会等名
      Changing environment, plant stress and their ecological implications,65th Ecological Society of Japan, Sapporo Convention Center, 北海道・札幌市
  • [学会発表] ハンノキハムシの行動選択に及ぼす対流圏オゾンの影響(予報)~BVOC(生物起源揮発性有機化合)と食害行動の関係性~2017

    • 著者名/発表者名
      増井 昇・小池孝良
    • 学会等名
      第66回北方森林学会、北海道・札幌市・札幌コンベンションセンター
  • [学会発表] BVOC emission from shoots of young Japanese white birch stands under elevated ozone concentration2017

    • 著者名/発表者名
      Masui N, Mochizuki T, Tani A, Satoh F, Koike T
    • 学会等名
      Sustainable Forest Ecosystems under Air Pollution and Climate Change IUFRO Tokyo 2017.東京都・府中市・東京農工大学農学部
    • 国際学会
  • [図書] Effects of ozone on Japanese trees In: (Izuta T ed.) Air Pollution Impacts on Plants in East Asia2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe M, Hoshika Y, Koike T, Izuta T
    • 総ページ数
      322
    • 出版者
      Springer Verlag Tokyo
    • ISBN
      978-4-431-56436-2
  • [学会・シンポジウム開催] The 28th IUFRO conference for Specialists in Air Pollution and Climate Change Impacts on Forest Ecosystems: “Actions for Sustainable Forest Ecosystems under Air Pollution and Climate Change”2017

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公開日: 2021-01-27  

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