植物の食害応答を制御する糖エリシターの受容機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24770019
• 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, 基礎工学部, 准教授 (60505329)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: エリシター / 植食者 / ダイズ / シロイヌナズナ / 受容体型キナーゼ

研究実績の概要

「植物―昆虫間相互作用」の分子メカニズムの解明は、植物自身がもつ対植食者防御戦略を積極的に活用する技術のシーズとなり、次世代の農作物生産体系を確立する上で非常に重要な研究課題である。本研究では、植物の防御応答を誘導する、害虫唾液成分に含まれるエリシターの受容体タンパク質（LysM型receptor-like kinase）の同定を試みた。
先行研究により、ヨトウガ幼虫の唾液に含まれるオリゴ糖エリシターは植物の防御応答を誘導することが明らかにされている。そこで、病原真菌（カビ）由来のエリシターとして様々な植物の免疫機構の誘導に関わるキチンの受容体タンパク質（CERK1）に注目し、シロイヌナズナCERK1遺伝子に相同的なダイズ受容体遺伝子（GmCLK：16クローン）を選抜し、それらを恒常的に発現させた遺伝子組換えシロイヌナズナを作出した。これらの組換え株および野生株の葉に、機械傷とハスモンヨトウ（Spodoptera litura）幼虫唾液を処理し、食害誘導性防御遺伝子であるPDF1.2の発現レベルを定量したところ、５組換え株において、野生株より高い発現量が認められた。現在、これらの組換え株の活性酸素（H2O2）生産および、傷害ホルモンであるジャスモン酸生産に及ぼす影響についての解析を進めている。さらに、ダイズ培養細胞を用いたアッセイおよびBiacoreシステムを用いた分子間相互作用実験における解析結果を統合することで、植物のエリシター受容分子機構を紐解く。

研究成果

• [雑誌論文] Jasmonates induce both defense responses and communication in monocotyledonous and dicotyledonous plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Okada K., Abe H., Arimura G.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 ページ: 16-27
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu158
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 植物の香りが織りなす生物間コミュニケーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: Green Age 巻: 3 ページ: 9-11
• [雑誌論文] 植物の香りと色の代謝工学が拓く新時代 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎、西原昌宏, 下田武志
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 72 ページ: 197-202
• [雑誌論文] Herbivore-induced indirect defense across beans cultivars is independent of their degree of direct resistance (2014)
  • 著者名/発表者名: Tahmasebi Z., Mohammadi H., Arimura G., Muroi A., Kant M.J.
  • 雑誌名: Experimental and Applied Acarology 巻: 63 ページ: 217-239
  • DOI: 10.1007/s10493-014-9770-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of the PAP1 transcription factor reveals a complex regulation of flavonoid and phenylpropanoid metabolism in Nicotiana tabacum plants attacked by Spodoptera litura (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsunami T., Nishihara M., Galis I., Alamgir K.M., Hojo Y., Fujita K., Sasaki N., Nemoto K., Sawasaki T., Arimura G.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e108849
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108849
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tobacco overexpressing beta-ocimene induces direct and indirect responses against aphids in receiver tomato plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Cascone P., Iodice L., Maffei ME, Bossi S., Arimura G., Guerrieri E.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 巻: 173 ページ: 28-32
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2014.08.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Diverse anti-herbivore property for tall goldenrod genotypes by variable blends of herbivore-induced volatiles (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimokawa S., Kawauchi K., Inage I., Shiojiri K., Ando Y., Fujiwara K., Okada K., Arimura G.
  • 学会等名: TERPNET2015
  • 発表場所: ブリティッシュコロンビア大学（カナダ、バンクーバー）
  • 年月日: 2015-06-01 – 2015-06-05
• [学会発表] 植物の香りをつくる遺伝子と組換え植物のフロンティア (2014)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 学会等名: 第15回アロマ・サイエンス・フォーラム2014
  • 発表場所: アルカディア市ヶ谷（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] セイタカアワダチソウの香り多様性の分子メカニズムの解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下川咲、塩尻かおり、岡田憲典、稲毛直人、河内健太朗、藤原 薫、安東義乃、島田浩章、有村源一郎
  • 学会等名: 第３２回日本植物細胞分子生物学会大会
  • 発表場所: アイーナ岩手県民情報交流センター（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] PAP1転写因子を過剰発現した組換えタバコにおける食害ストレス応答機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三竝朋子、西原昌宏、Ivan Galis, Kabir Md Alamgir、北條優子、藤田晃平、佐々木伸、根本圭一郎、澤崎達也、有村源一郎
  • 学会等名: 第３２回日本植物細胞分子生物学会大会
  • 発表場所: アイーナ岩手県民情報交流センター（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] Transcriptome analyses of spider mites and predatory mites regarding their temperature and host adaptation (2014)
  • 著者名/発表者名: Ozawa R., Endo H., Takabayashi J., Arimura G.
  • 学会等名: 14th International Congress of Acarology
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-07-14 – 2014-07-18
  • 招待講演
• [図書] 植物アロマサイエンスの最前線 植物はなぜ香りを発するのか (2014)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎、矢崎一史、高林純示、川北篤
  • 総ページ数: 167
  • 出版者: フレグランスジャーナル社
• [備考] 東京理科大学有村研究室ホームページ
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/garimura/