害虫唾液内共生菌による植物防御応答の制御機構の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15878
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 上村 卓矢 埼玉大学, 研究機構, その他 (80847179)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 共生菌 / ハスモンヨトウ / シロイヌナズナ / 植物防御応答 / 植物ホルモン

研究実績の概要

植食性害虫は、寄主植物の防御応答を阻害する多様なシステムを持つ。近年、共生微生物による害虫の寄主植物に対する適応への影響が示唆されているものの、害虫唾液内共生菌によるエフェクター作用の詳細な分子メカニズムは明らかにされていない。そこで本研究では、シロイヌナズナの害虫防衛機構の制御に関わる唾液内共生菌を単離し、その作用機序を明らかにすることを目的に研究を行った。まず広食性農業害虫であるハスモンヨトウ幼虫から唾液を採取し、無菌化唾液を作成した。これを抵抗性植物ホルモン応答の欠損変異株に処理し、誘導される防御遺伝子発現解析を行うことで、共生微生物の寄主植物内シグナル伝達経路への作用機序を解析したところ、共生菌は病害ホルモンであるサリチル酸や環境ホルモンであるアブシジン酸経路を活性化することで、傷害ホルモンであるジャスモン酸経路を阻害する活性をもつことが示唆された。また、寄主植物内防御応答を制御する共生微生物の単離を目指し、様々な条件下で共生微生物の培養を試みた。植物－植食者－共生微生物の三者間の相互作用機序を分子レベルで紐解こうとする本研究は、生態系システムの新たな相互作用モデルの提案につながる。

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

シロイヌナズナにおける防御応答解析から、害虫唾液内共生菌が作用する寄主植物内シグナル伝達経路を特定した。またハスモンヨトウ幼虫唾液内微生物を様々な条件下で培養し、Enterococcus属やStaphylococcus属などの微生物の存在を確認した。

今後の研究の推進方策

令和3年度は、単離した唾液内共生微生物をシロイヌナズナに処理し、防御応答解析を行うことで、シロイヌナズナの防御応答を制御する共生菌の同定を試みる。また、共生菌が植物の害虫認識機構に与える影響を評価し、共生菌による植物シグナル伝達機構への作用機序を分子レベルで解析する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの蔓延により、当初予定していた研究成果発表に係る旅費の使用を見送った。また緊急事態宣言の発令による実験計画の変更から、物品費や運搬費の使用頻度が減少したため、次年度使用額の計上に至った。当初の実験計画よりも順調に研究は進展していることから、本課題をより発展的な研究へと推し進めるために、助成金を使用していく。