研究項目及び実施体制(◎は総括研究代表者)
- 動物 - 植物間の免疫的相互作用機構の化学生態学的解析
(◎高林純示/京都大学生態学研究センター) - 動物 - 植物間の免疫的相互作用の分子生物学的解析
(西岡孝明/京都大学大学院農学研究科)
研究の目的
農作物の病害虫防除のために大量使用される化学農薬による環境汚染や人の健康への悪影響が世界的な問題となっており、農薬に過度に依存せず、天敵を有効に利用した病害虫防除が望まれている。我々は、多くの植物が害虫に加害された際に特異的な匂い成分(SOSシグナル)を放出することで害虫の有力天敵を誘引し、害虫を退治してもらうという植物の問接防衛戦略に注目した。この匂いシグナルを介した植物 - 天敵間の相互作用を解明し、環境にやさしい新たな害虫防除法の確立を目的としている。
研究の内容
研究項目(1)では、植物が食害を受けたときに放出する情報(SOシグナル)による植物の天敵誘引能力の解明を野外実験、実験室内操作実験と化学分析を組み合わせて明らかにした。
研究項目(2)では、食害を受けた植物が誘導的に生産するSOSシグナルの生産メカニズムを分子生物学的な手法で明らかにした。
主要な成果
- 植物 - 鱗翅目害虫 - 寄生蜂三者系および植物 - ハダニ - ハダニ天敵三者系において植物からの匂いシグナルを介した生態免疫的な相互作用のネットワークを解明した。
- ハダニで加害されたマメ葉は、ジャスモン酸(JA)とサリチル酸(SA)エチレンの3つのシグナル伝達経路を通じ防衛機構を活性化させ、匂い成分を生産・放出することを解明した。
- 害虫被害株で発現する遺伝子をマイクロアレイを用いて網羅的に解析し、食害で植物が示す生理的応答の全体像を明らかにした。
- 植物が害虫の食害を受けた際に出る匂いシグナル成分を、隣接する植物も認識し、害虫の防衛を始める現象(植物間のコミュニケーション)を世界にさきがけて発見した。
- 植物の香りの生合成酵素の一つであるリアーゼの遺伝子組み換え植物を作出することにより、天敵を効率よく誘引することに成功した。
主な発表論文
- Horiuchi J., et al. : Exogenous ACC enhances volatile production mediated by jasmonic acid in lima bean leaves :EEBS letters, in press.
- Arimura G., et al. : Herbivore-induced volatiles induce the emission of ethylene inneighboring lima bean plants :The Plant Journal, in press.
- Shiojiri K., et al. : Oviposition preference of herbivores is affected by tritrophic interaction webs : Ecology letters, in press.
- Arimura G., et al. : Comprehensive responses in lima bean leaves induced by herbivore-induced volatiles :Biochem. Biophy.l Res. Com., 277: 305-310 (2000)
- Arimura G., et al. : Herbivory-induced volatiles elicit defence genes in lima bean leaves : Nature, 6795: 512-515 (2000)
- Ozawa R., et al.: Involvement of jasmonate- and salicylate-related signaling pathways for the production of specific herbivore-induced volatiles in plants: Plant Cell Physiol., 41: 391 -398 (2000)
研究のイメージ
