Understanding the mechanism of hacking plant development using gall inducing insects

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H06260
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Ecology and Evolution (including anthropology), and related fields
• Research Institution: Kyoto Prefectural University
• Principal Investigator: Ohshima Issei 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (50466455)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 雅彦 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (20283575) ; 大坪 憲弘 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (30270474) ; 武田 征士 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (90508053)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: ホソガ科 / アブラムシ科 / 潜葉性昆虫 / Ab-GALFA法 / 植物延命効果 / 虫体抽出液 / オオヨモギ / MADS

Outline of Final Research Achievements

Several insect taxa modify host-plant morphology as well as its nutritive characteristics, and such special structures induced on host plants are called as insect galls. We can see various insect galls in the wild and their enigmatic shapes often stimulate our question, why and how galls are created. However, we know very little about the evolution of gall inducing insects and the molecular mechanisms underlying the plant modification. In this project, we have established gall-inducing insect systems that are suitable for detailed genomic assays such as transcriptomes. Our results indicate that gall-inducing insects can alter the fate of plant cells and that unknown effecter(s) play(s) a central role for initiating gall induction.

Free Research Field

昆虫学，進化生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

虫こぶの誘導とは，一種の「他種操作」の例と言える．そして，なぜ動物が植物を操作できるように進化できたのか，という点が本研究の究極的な問いと言える．よって，本研究で行った虫こぶ誘導時における昆虫側の詳細な行動観察や，昆虫と植物の両方で虫こぶ誘導に関与している可能性がある遺伝子の絞り込みは，他種操作という一見するととても起こりそうに無い精巧な種間の相互作用がどのように地球上で形成されてきたのか，という生物学の根源的な問いを解明していく上での大きな一歩と言える．また，昆虫による植物操作の仕組みを解明することで，将来的には虫こぶ誘導昆虫のように植物をカスタマイズする技術の開発につながると期待される．