| 研究課題/領域番号 |
17H03709
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
尾崎 まみこ 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00314302)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 化学防除 / 昆虫―植物相互作用 / 共進化 / 化学感覚 |
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| 研究実績の概要 |
植物－昆虫間の相互戦略の共進化は生物学の重要課題であるにも関わらず、植物学と動物学が緊密に連携してこれに取り組んだ例は少ない。 本研究では、共進化を駆動する植物側の化学防御機構と防御物質を察知する昆虫側の化学情報認知機構の攻防に着目し、“植物の進化を模して昆虫に疑似体験させる実験”を通 して、植物－昆虫間の化学的相互戦略の進化についての理解を深めることが目的である。研究期間を通しての狙いは、遺伝子操作で植物側の化学防御機構を先祖 返りさせ、新旧の化学防御機構に対する昆虫側の対応を神経行動学的な手法で比較検討する点にある。
植物側においては、野生型シロイヌナズナ（Columbia系統）の実生が有する昆虫防除物質、isotiocyanate生成の仕組みについての要因を考え、野生型と共に本研究に用いる変異3系統を策定した。即ち、実生のER bobyを欠くnai1系統、PYK10β-glucosidadseを欠くbglu21系統、glucosinolateが合成されないqKOの3系統である。
昆虫が側においては、クロキンバエをモデル昆虫として用いて、これら4系統の実生破砕物の匂いおよび味による食欲の変化を測定する実験系を、信憑性の高い定量的摂食行動測定法である吻伸展反射テストをもとに策定した。
また、味の効果を神経レベルで調べる方法として、tip-recording法を用いた単一感覚子記録法を試した。columbiaの破砕物を遠心分離してその上清を刺激物として、ハエの唇弁味覚感覚子を刺激することで、複数種の活動電位が観察された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度、今後3年の渡る研究に使う植物側の材料（昆虫防除物質保有の諸要因を欠く遺伝子改変変異系統）の供給システムと、昆虫側の食欲の定量測定実験法の確立することができた。
手始めに、シロイヌナズナの野生型columbia系統の実生の破砕物の「におい」をショ糖餌とともに与えて、クロキンバエの食欲を調べた。野生型columbia系統の「におい」が存在すると、その「におい」が無いときに比べ、ハエの食欲をが半減すること、この現象は雌雄の差はなく同様にみられることが分かった。
この様に、引き続き変異系統を使った実験を始める準備が完了したため、研究計画は当初の予定通り順調に進んでいると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、イソチオシアネートを昆虫防除物質として生成する野生型のシロイヌナズナcolumbia系統に加えて、液胞中に前駆体を持たないqKO系統、前駆体からイソチオシアネートを生成する酵素を持たないbglu21系統、酵素を格納する細胞内小器官をもたないnai1系統、それぞれの実生の植物体が食害された時に出てくる「におい」をショ糖餌とともに与えて、ハエの食欲を調べていく。野生型columbia系統の「におい」が存在すると、その「におい」がないときに比べ食欲が減退したが、それに対して、突然変異系統の「におい」が存在しても食欲減退は起きないことが予想される。
一方で、シアノグルコシドを生成する進化的に古い化学防除システムを有する植物を使って同様な実験をしていく必要があるが、その様な植物体をどのように準備するかを考える。
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