鱗翅目幼虫中腸における栄養・解毒の複合系代謝制御機構の解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 吉永 直子 京都大学, 農学研究科, 助教 (40456819)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 鱗翅目幼虫 / 窒素代謝 / 解毒 / FACs / iridoids

研究成果の概要

鱗翅目幼虫腸内に含まれる脂肪酸-アミノ酸縮合物FACsは幼虫の窒素代謝効率化に関わる。ハスモンヨトウ幼虫のFACs生合成酵素は、鱗翅目特異的なカルボキシルエステラーゼの一種で機能未知のタンパク質と突き止めた。同種に対してゲノム編集によりFACs分解酵素L-ACY-1を欠損した系統の作出に成功した。この欠損系統は野生型と比べて生育に遅延が見られ、解毒能力の低下が示唆された。クチナシ葉の有毒物質gardenosideに対して幼虫は多量のβ-alanineで中和解毒を行うが、この誘導には配糖体のグルコースが関わっていると明らかにした。幼虫体内の栄養代謝と解毒代謝の複雑なクロスリンクが明らかになった。

自由記述の分野

化学生態学

研究成果の学術的意義や社会的意義

鱗翅目幼虫は特殊な窒素代謝系を獲得しており、窒素栄養価の低い植物を餌としながら窒素同化を効率的に行う。特に農業害虫では、棘や毒、営巣といった天敵に対する防御を一切せず、成長速度を最大化して、高密度に繁殖することで生存戦略とする種が多数見られる。この戦略では、食餌から吸収した栄養を成長・繁殖にどこまで投入できるかが鍵となっており、制約となりうるのが解毒にかかるコストである。この観点から窒素代謝と解毒代謝の直接的な関係を明らかにした研究は少なく、今後の植物保護とペストコントロールに重要な知見となった。