植物の嗅覚受容システムの解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02951
• 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)
• 研究分担者: 澤崎 達也 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (50314969) ; 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): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 揮発性化合物（VOC） / テルペン / ABCトランスポーター / 脂質輸送タンパク質（nsLTP） / トマト / ハスモンヨトウ

研究実績の概要

植物から放出される揮発性化合物（VOC）は、植物がコミュニケーションを図るための重要な情報ツールである。中でも、害虫に食害された植物から放出されるVOCに曝された周囲の未被害植物は害虫に対する抵抗性を高めることができるが、植物がVOCを受容・輸送し、防御遺伝子等の活性化に繋げるための作用機序は未だ不明である。そこで本研究では、植物のVOC認識・輸送・応答およびそれに伴った防御応答を担うシグナル伝達因子を同定することで、植物間コミュニケーションを介した害虫抵抗性機構の解明を試みた。
本年度は、植物VOC輸送分子の同定を試みた。ハスモンヨトウ幼虫の食害によってトマト葉ではテルペン類であるピネンの放出が誘導された。本研究ではこのテルペンの細胞外輸送機構の解明を目指して、花香気成分の輸送因子であるABCトランスポーターや脂質輸送タンパク質（nsLTP）と相同性を示すトマト遺伝子（各15種）のハスモンヨトウ食害葉での発現レベルを解析した。その結果、2種のABCトランスポーターと3種のnsLTPの発現は食害によって数十～数百倍誘導された。当該ABCトランスポーターは細胞膜に、nsLTPは細胞壁に局在していた。また、16種類のトランスポーターが欠損した酵母株にABCトランスポーター候補遺伝子を相補した株では、ゲラニオールによる細胞毒性が軽減された。さらに、nsLTP候補とテルペン類の一種であるカリオフィレンは相互作用することが示された。以上の結果から、本研究では同定されたABCトランスポーターおよびnsLTP候補分子は食害時特異的にVOCの細胞外輸送を担う分子である可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Turin(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Turin
• [雑誌論文] Novel Potential of Rose Essential Oil as a Powerful Plant Defense Potentiator (2024)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Eiki、Matsui Kenji、Nakahara Ruka、Arimura Gen-ichiro
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 72 ページ: 6526～6532
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.3c08905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Menthyl Esters of Valine for Pest Control in Tomato and Lettuce Crops (2024)
  • 著者名/発表者名: Mori Genki、Rahimian Sarira、Ozawa Rika、Murata Kenya、Hachisu Masakazu、Arimura Gen-ichiro
  • 雑誌名: Plants 巻: 13 ページ: 1015～1015
  • DOI: 10.3390/plants13071015
  • 査読あり
• [雑誌論文] The powerful potential of amino acid menthyl esters for anti-inflammatory and anti-obesity therapies (2024)
  • 著者名/発表者名: Takasawa S., Kimura K., Miyanaga M., Uemura T., Hachisu M., Miyagawa S., Ramadan A., Sukegawa S., Kobayashi M., Kimura S., Matsui K., Shiroishi M., Terashita K., Nishiyama C., Yashiro T., Nagata K., Higami Y., Arimura G.
  • 雑誌名: Immunology 巻: - ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 匂いが動かす植物のコミュニケーション (2024)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎, 上村卓矢
  • 雑誌名: 香料 巻: 301 ページ: 35-41
• [雑誌論文] みどりの香り (GLV) の働きを探る 青草はあおくさい (2024)
  • 著者名/発表者名: 松井健二
  • 雑誌名: グリーン・エージ 巻: 51 ページ: 34-38
• [雑誌論文] Cytoplasmic Kinase Network Mediates Defense Response to Spodoptera litura in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Desaki Yoshitake、Morishima Minami、Sano Yuka、Uemura Takuya、Ito Ayaka、Nemoto Keiichirou、Nozawa Akira、Sawasaki Tatsuya、Arimura Gen-ichiro
  • 雑誌名: Plants 巻: 12 ページ: 1747～1747
  • DOI: 10.3390/plants12091747
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物の匂いを利用した減農薬栽培技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: 植物防疫 巻: 77 ページ: 26-29
• [雑誌論文] 植物の匂いが担う生物間コミュニケーション (2023)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: 科学 巻: 5 ページ: 430-434
• [雑誌論文] Green leaf volatile sensory calcium transduction in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Aratani Yuri、Uemura Takuya、Hagihara Takuma、Matsui Kenji、Toyota Masatsugu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 6236
  • DOI: 10.1038/s41467-023-41589-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-activity relationship of volatile compounds that induce defense-related genes in maize seedlings (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yasuhiro、Fujita Kenya、Date Minori、Watanabe Bunta、Matsui Kenji
  • 雑誌名: Plant Signaling Behavior 巻: 18 ページ: 2234115
  • DOI: 10.1080/15592324.2023.2234115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a tomato UDP-arabinosyltransferase for airborne volatile reception (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Koichi、Matsui Kenji、Takabayashi Junji、et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 677
  • DOI: 10.1038/s41467-023-36381-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] キノコの主要成分。マツタケオール（1-オクテン-3-オール）はどのように作られるのか？ (2023)
  • 著者名/発表者名: 手嶋琢、松井健二
  • 雑誌名: 香料 巻: 299 ページ: 29-39
• [雑誌論文] Identification of a new gibberellin receptor agonist, diphegaractin, by a cell-free chemical screening system (2023)
  • 著者名/発表者名: Nozawa Akira、Miyazaki Ryoko、Aoki Yoshinao、Hirose Reina、Hori Ryosuke、Muramatsu Chihiro、Shigematsu Yukinori、Nemoto Keiichirou、Hasegawa Yoshinori、Fujita Keiko、Miyakawa Takuya、Tanokura Masaru、Suzuki Shunji、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 6 ページ: 448
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04760-y
  • 査読あり
• [学会発表] 宿主と環境の変化において防御応答の調整を担うハダニエリシター・テトラニン (2024)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有希子，田中未来，谷村香織，出崎能丈，上村卓矢，小澤理香，Maffei Massimo，新屋友規，Galis Ivan，有村源一郎
  • 学会等名: 日本昆虫学会第84回大会・第68回日本応用動物昆虫学会大会 合同大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるハスモンヨトウの活性型糖エリシター受容機構モデル (2024)
  • 著者名/発表者名: 黒川友梨香，中田みのり，橋爪裕人，八須匡和，出﨑能丈，根本圭一郎, 野澤彰，澤崎達也，上村卓矢，有村源一郎
  • 学会等名: 日本昆虫学会第84回大会・第68回日本応用動物昆虫学会大会 合同大会
• [学会発表] シロイヌナズナ―ヨトウ間相互作用におけるエピジェネティック転写制御機構 (2024)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 学会等名: 第71回生態学会
  • 招待講演
• [学会発表] RALFペプチド/マレクチン型受容体キナーゼを介した害虫抵抗性機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 出﨑能丈,吉岡裕司,林海斗,二宮直也,野澤彰,澤崎達也,新屋友規,Ivan Galis,有村 源一郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第58回大会
• [学会発表] エッセンシャルオイルを植物免疫活性化剤として利用したトマトの害虫防除技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子瑛紀,中原瑠香,松井健二,有村源一郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第58回大会
• [学会発表] ナミハダニ分泌エリシター「テトラニン」の植物―植食者共適応機構における機能 (2023)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有希子，田中未来，谷村香織，出崎能丈，小澤理香， Massimo Maffei，新屋友規，Ivan Galis，有村源一郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第58回大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるハスモンヨトウの活性型オリゴ糖エリシター受容機構モデル (2023)
  • 著者名/発表者名: 中田みのり，橋爪裕人，瀧口麻由，黒川友梨香，八須匡和，出﨑能丈，根本圭一郎, 野澤彰，澤崎達也，有村源一郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第58回大会
• [学会発表] Plant defense system in arabidopsis-Spodoptera interactions (2023)
  • 著者名/発表者名: Arimura G., Desaki Y.
  • 学会等名: The 33rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2023)
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京理科大学有村研究室
  • URL: https://www.rs.tus.ac.jp/garimura/
• [産業財産権] 生育植物の免疫応答活性化剤、及び免疫応答活性化方法 (2023)
  • 発明者名: 有村源一郎, 金子瑛紀
  • 権利者名: 有村源一郎, 金子瑛紀
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2023-150302