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2018 年度 実績報告書

植物間コミュニケーション現象を利用した農業生産技術の基盤形成

研究課題

研究課題/領域番号 18H03952
研究機関京都大学

研究代表者

高林 純示  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10197197)

研究分担者 塩尻 かおり  龍谷大学, 農学部, 准教授 (10591208)
松井 健二  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (90199729)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード植物間コミュニケーション / 配糖体化 / 植物揮発性物質 / 農業生産技術 / 被食防衛
研究実績の概要

以下の2つの項目に関して研究を開始する。
(1) 揮発性アルコールを受容し配糖体化することによる昆虫に対する防衛機能の検討 トマト株では大気中の青葉アルコール((Z)-3-hexenol)分子を体内に取り込み配糖体化し、防衛物質((Z)-3-Hexenylvicianoside: HexVic))として利用する。この植物の新たに発見された防衛機能は、単子葉植物から双子葉植物まで様々な分類群で認められる。本研究項目では、揮発性物質の配糖体化による防衛戦略の分子機序を詳細に検討する。チャ由来UDP-Glucosyl transferase、UDP-Xylosyltransferase、ならびにトマト由来UDP-Arabinosyl transferaseをそれぞれ大腸菌で発現させる。また、2遺伝子、最大3遺伝子を大腸菌で同時発現させ、それぞれの単糖配糖体だけでなく、二糖・三糖配糖体へ変換させる。調製した大腸菌にアグリコン部分のアルコールを供し、生物変換によりそれぞれの配糖体を調製し、既報の方法により精製する。
(2) 揮発性物質暴露による植物個体の成長及び被食防衛に及ぼす影響の検討 揮発性物質の暴露がその後の植物の成長生理に与える影響と暴露によって誘導される植物の防衛の有効性と多機能性の研究を開始する。本年度は、裁断した雑草由来の揮発性物質暴露実験を行う。予備実験で効果が確認されているセイヨウカラシナ、ヨモギ、クズ、セイタカアワダチソウの葉を裁断したものを用いる。圃場に処理区と対照区を設置し、実施する。暴露期間はこれまでの実績に基づき、草刈りネットを5日ごと変え2週間とする。人工気象室内でも同様の手法を小スケールで行う。

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

研究項目1 揮発性アルコールを受容し配糖体化することによる昆虫に対する防衛機能の検討:これまでに4種類の異なった構造の配糖体[ (Z)-3-Hexenylvicianoside: HexVic, (Z)-3-Hexenyl glycoside (HexGly), hexenyl primeveroside(HexPri,eugenyl primeveroside(EugePri)]を得ており、その解析も開始している。また、2糖配糖体化酵素の解析も実施中である。
研究項目2 セイタカアワダチソウ、クズを裁断した際に発生する揮発性物質をイネ苗に暴露することで、その後、通常に生育したイネにおける繁殖・成長に関する複数の形質が変化する結果を得ており、次年度以降の研究の基盤を得た。ミント由来の揮発性物質がダイズ株の防衛形質を増強することを明らかにした。

今後の研究の推進方策

研究項目1では、単離された配糖体化された揮発性物質の4成分の機能について、特に構造と活性との関係の解析を進める。さらに糖部分、アグリコン部分を置換した配糖体の作成を進める。2糖配糖体化酵素の生化学的解析も引き続き進める予定である。研究項目2においては、現在の研究を継続するとともに、マイクロアレーを用いたイネ遺伝子の網羅的解析を実施し、暴露による植物の生理状態の変化を解析する。植物間コミュニケーションで葉上の毛の密度が変化する新規の事実に関しては、論文作成とさらなる詳細な検討を進める。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [国際共同研究] University of Carifornia Davis(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Carifornia Davis
  • [雑誌論文] Green leaf volatile-burst in Arabidopsis is governed by galactolipid oxygenation by a lipoxygenase that is under control of calcium ion.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki, S., Matsui, K
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commn

      巻: 505 ページ: 939-944

    • DOI

      0.1016/j.bbrc.2018.10.042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a hexenal reductase that modulates the composition of green leaf volatiles2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, T., Ikeda, A., Shiojiri, K., Ozawa, R., Shiki, K., Nagai-Kunihiro, N., Fujita, K., Sugimoto, K., Yamato, K.T., Dohra, H., Ohnishi, T., Koeduka, T., Matsui, K
    • 雑誌名

      Plant Physiol

      巻: 178 ページ: 552-564

    • DOI

      10.1104/pp.18.00632

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pest management using mint volatiles to elicit resistance in soy: mechanism and application potential2018

    • 著者名/発表者名
      Sukegawa S, Shiojiri K, Higami T, Suzuki S, Arimura, G
    • 雑誌名

      The Plant J

      巻: 95 ページ: 910-920

    • DOI

      doi: 10.1111/tpj.14077

    • 査読あり
  • [学会発表] BVOCと植物の誘導防衛戦略を利用した害虫管理技術の可能性2018

    • 著者名/発表者名
      高林純示
    • 学会等名
      第23回農林害虫防除研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] かおりの生態学 ー我々の認識を超えて今そこにあるかおりの世界の探求ー2018

    • 著者名/発表者名
      高林純示
    • 学会等名
      第30回 高遠・分子細胞生物学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物生態系を紡ぐ香り化合物の代謝を介した相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      松井健二
    • 学会等名
      理研シンポジウム「第19回分析・解析技術と化学の最先端」
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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