2014年4月29日
高林純示 生態学研究センター教授らの研究グループと松井健二 山口大学医学系研究科（農学系）教授らの研究グループは、植物が昆虫に食べられると、香り物質を放散する現象を共同研究してきました。今回、被害植物から放散される香りが周りの健全な植物に取り込まれ、取り込んだ植物はその香り化合物を防御物質に変換し、将来予想される食害に備えていることを明らかにしました。
この研究成果は、米国科学アカデミー纪要のオンライン版に掲载されることになりました。
研究者からのコメント
左から高林教授、松井 山口大学教授、杉本貢一 生態学研究センター研究員
本研究は、动物のような嗅覚を持たない植物でも、香り化合物を介して情报伝达していることと、その受容システムの一つを分子レベルで初めて示したものです。今回の研究の场合は、トマト株が毒性の无い青叶アルコールを选択的に取り込んで、ハスモンヨトウ幼虫に対する防卫物质に変换しています。
また青叶アルコールを受け取る実态は、トマト植物内の配糖体化と呼ばれる酵素によるものでした。これはトマト特有の现象ではなく、青叶アルコールを人工的に暴露することで、11科24种の植物においてそれを配糖体化することも明らかにしました。现在私たちは、トマト叶を用いて配糖体化酵素遗伝子を同定する研究を进めています。今后、この遗伝子の働きをさまざまに制御することで、植物间の情报伝达の生态学的な意味がより明确にでき、环境に优しい农业への応用にもつながるかもしれません。
概要
植物は虫に食べられると特别な香り物质を作って环境中に放散します。この食害诱导性の香りは、加害している虫の天敌をボディーガードとして呼び寄せるという机能があります。さらに、隣接するまだ食べられていない植物がこの香りを受容した场合には、「隣の植物が虫に攻撃されている。私も気をつけて前もって防卫しなければ」と拟人化できるような诱导的な防卫反応を示します。
しかし、隣の植物がどのようにして香り物质を受け取るのかは明らかになっていませんでした。
本研究グループは、トマトとその害虫の一つであるハスモンヨトウ幼虫を用いた実験で、健全なトマトは幼虫に食べられている隣の植物から漂ってきた香り物质群の中から、青叶アルコールを取り込んで自分の体の中で糖と结合させることを発见しました。この反応は、香り成分の一つである青叶アルコールを植物が受容する仕组みと言えます。全く分かっていなかった植物の香り受容机构の中の一つが世界で初めて明らかになりました。さらに糖と结合させることで无毒の青叶アルコールが幼虫に対する抵抗物质になることも分かりました。植物の新しい防卫の形です。
図：ハスモンヨトウ幼虫の食害を受けているトマト植物（左侧の植物）からは、さまざまな香り化合物が放出される。そのうちの青叶アルコール（図の緑で囲われた物质）は、隣の健全トマト植物に取り込まれ、配糖体へと変换され蓄积される。この配糖体はハスモンヨトウ幼虫の生育を阻害する。进入禁止マークのついた挥発性化合物も食害を受けたトマトから放出される主要成分であるが、それらは配糖体化されない
详しい研究内容について
隣接する食害植物由来の青叶アルコールの取り込みと配糖体化か?明らかにする新たな植物匂い受容と防卫
书誌情报
[DOI]
Koichi Sugimoto, Kenji Matsui, Yoko Iijima, Yoshihiko Akakabe, Shoko Muramoto, Rika Ozawa, Masayoshi Uefune, Ryosuke Sasaki, Kabir Md. Alamgir, Shota Akitake, Tatsunori Nobuke, Ivan Galis, Koh Aoki, Daisuke Shibata, and Junji Takabayashi
"Intake and transformation to a glycoside of (Z)-3-hexenol from infested neighbors reveals a mode of plant odor reception and defense"
PNAS published ahead of print April 28, 2014
掲载情报
- 朝日新聞（4月29日 35面）、京都新聞（4月29日 30面）、中日新聞（4月29日 24面）および日本経済新聞（4月30日 30面）、読売新聞（5月19日 12面）および科学新聞（5月30日 2面）に掲載されました。
